sintesis

¿Por qué?

Capacidades cuantitativas

¿Qué tal manejas estos sencillos sistemas? Escenario con Puntos

  • Dime cúantos elementos hay en cada imagen de arriba a abajo y de izqiuerda a derecha sin fallar, sin prisas

puntos

  • Dime cúantos elementos hay en cada imagen de arriba a abajo y de izqiuerda a derecha sin fallar, sin prisas y sé consciente sobre cuándo los cuentas (siguiendo uno por uno con "golpes" de vista) o cuándo los ves (sin seguimiento, con un solo golpe de vista)

puntos2

  • La media en las personas es que hasta 4 elementos se ven y a partir de 5 se cuentan

¿Qué tal manejas estos sencillos sistemas? Escenario con Códigos

  • Te voy a transmitir una clave con estos códigos, aprendetelos de memoria!

codigossincuadro

  • Te voy a transmitir una clave con estos códigos: cada número con su contorno, excepto el exterior, aprendetelos de memoria!

nueveCifras

¿Qué tal manejas estos sencillos sistemas? Escenario con Figuras

  • Mira el dibujo durante 5 segundos para memorizarlo y repetirlo con lápiz y papel

casaDeshecha

  • Mira el dibujo durante 5 segundos para memorizarlo y repetirlo con lápiz y papel

casaHecha

  • Asociamos muchos elementos en un todo

Limitación para el tamaño de la carga del área de trabajo

  • Número Mágico de Miller: el número de objetos que una persona promedio puede tener en la memoria de trabajo es 7 ± 2. Ejemplos:

    • Película de espías, 21 gramos, juego de tronos, 100 años de soledad, …​ muchas historias paralelas poco relacionadas hasta el final

    • Código de números en cuadrícula, …​ muchas frente a pocas reglas

    • Lenguaje natural, …​ muchas palabras en muchas estructuras sintácticas

  • Enfoque Visual: Ver hasta 4 elementos vs Contar a partir de 5 elementos
capacidadCuantitativa

¿Qué?

Sistema Sistema Complejo
Un Sistema es un conjunto de componentes interactuando o interdependientes formando un todo integrado. Cada sistema está delimitado por sus límites espacio/temporales e influenciado por su entorno, descrito por su estructura y propósito y expresado en su funcionamiento
— Wiki?
Un Sistema Complejo es aquel cuya complejida excede la capacidad intelectual humana
— Booch
sistema
Sistema Sistema respiratorio Película de amor Numeros Romanos Semaforo

conjunto de componentes interactuando o interdependientes formando un todo integrado.

nariz, laringe, faringe, traquea, pulmones, alveolos, …​

personajes

I, V, X, L, C, D y M

Rojo, verde y amarillo

Cada sistema está delimitado por sus límites espacio/temporales

fechas y lugares de la vida del ser vivo que contiene el sistema respiratorio

fechas y lugares de los personajes

fechas y lugar donde estén escritos

fechas y lugar de la instalación del semáforo

e influenciado por su entorno,

lo que respira: aire limpio vs contaminado, …​

la sociedad, las familias, una ex-pareja, …​

en desuso en favor de sistemas de numeración poscionales (indo-arábigo, maya, chino, …​) mucho más efectivos

fuente de energía, climatología, vándalos, artistas, …​

descrito por su estructura

la nariz se conecta con la laringe, la laringe con la traquea, …​

argumento que relaciona los personajes de la historia

grupos de máximo 3 elementos consecutivos, grupo con elemento y opcionalmente un elemento inferiro prefijo o sufijo, …​

de rojo a verde, de verda a amarillo y de amarillo a verdo y/o rojo, …​

y propósito

inyectar oxigeno al sistema circulatorio extrayendo monóxido de carbono, …​

transmitir emociones

regsitrar información cuantitativa

controlar el tráfico

y expresado en su funcionamiento.

inspiración y expiración

reproducción de la película

suma, resta, producto, división, …​ son información cuantitativas registrada

luces con alimentación electrica

¿Para qué?

Efectividad

  • Efectividad en una capacidad es un equilibrio, compromiso entre:

  • Eficacia, alto cumplimiento de objetivos frente a incumplimientos por errores, desmotivación, cansancio, …​

  • Eficiencia, bajo consumo de recursos (tiempo, energía, espacio, …​) frente a consumos disparatados comparado con otras soluciones
efectividad

efectividad
Eficientemente Ineficientemente

Efectividad para Comprar el pan

Eficazmente

Trae el pan en cinco minutos y devuelve la vuelta

Trae el pan en 20 minutos y no devuelve la vuelta

Ineficazmente

Trae el pan pero no la cantidad, tipos, …​ oportunos en cinco minutos y devuelve la vuelta

Trae el pan pero no la cantidad, tipos, …​ oportunos en 20 minutos y no devuelve la vuelta

Efectividad para un Producto Software

Eficazmente

Responde a la funcionalidad establecida con el consumo de tiempo y memoria establecido

Responde a la funcionalidad establecida con el consumo de tiempo y memoria establecido más un 50%, 100%, 300%, …​

Ineficazmente

Responde a la funcionalidad establecida menos el 33%, 66%, …​ con el consumo de tiempo y memoria establecido

Responde a la funcionalidad establecida menos el 33%, 66%, …​ con el consumo de tiempo y memoria establecido más un 50%, 100%, 300%, …​

Efectividad para Desarrollar Software

Eficazmente

Entrega de producto establecido en el tiempo y coste establecidos

Entrega de producto establecido en el tiempo y costes establecidos más un 50%, 100%, 300%, …​

Ineficazmente

Entrega de producto establecido menos el 33%, 66%, …​ en el tiempo y coste establecidos

Entrega de producto establecido menos el 33%, 66%, …​ en el tiempo y coste establecidos más un 50%, 100%, 300%, …​
Ejemplo: Escenario con tu propia experiencia

  • Las personas no son efectivas con tamaños elevados de elementos a gestionar por imposibilidad, agotamiento, desmotivación, distracción, …​)

    • No son eficaces por errores (¿nunca te has equivocado?, …​)

    • No son eficientes por

      • consumo de tiempo (calcula los primos del primer billón, a relación de un segundo por cálculo de si un número es primo, no hay segundos en la vida de una persona, …​)

      • consumo de espacio (calcula con lapiz y papel los posibles caminos entre todas las poblaciones de tu tierra natal, suponiendo que habrá miles, no hay hojas en el planeta, …​)

eficaciaEficiencia

doThings

¿Cómo?

Características de Sistemas Complejos

sistemaComplejo

  • Estructura jerárquica. Frecuentemente, la complejidad adquiere una forma jerárquica donde el sistema complejo está compuesto de subsistemas interrelacionados que a su vez tienen sus propios subsistemas y así hasta que se alcanza algún elemento del más bajo nivel. No solo son sistemas complejos jerárquicos sino que los niveles de su jerarquía representan los diferentes niveles de abstracción cada uno construido sobre otro y cada uno comprensible por sí mismo. En cada nivel de abstracción, encontramos una colección de elementos que colaboran para proveer servicios a niveles superiores

  • Separación de asuntos. Las intra-conexiones de componentes son más fuertes que las inter-conexiones de componentes. Este hecho tiene el efecto de separar los componentes con dinámica de alta frecuencia (involucrando la interacción entre componentes) de los de dinámica de baja frecuencia. En términos sencillos, hay una clara separación de asuntos entre las partes de diferentes niveles de abstracción

  • Patrones comunes. Los sistemas jerárquicos se componen generalmente de sólo unos pocos tipos diferentes de subsistemas en varias combinaciones y órdenes. Nos encontramos con una gran similitud en la forma de mecanismos compartidos unificando esta vasta jerarquía

  • Elementos primitivos relativos. La elección de qué componentes en un sistema son primitivos es relativamente arbritraria y mayormente está a discrección del observador del sistema

  • Formas intermedias estables. Un sistema complejo que funciona invariablemente se encuentra que ha evolucionado a partir de un sistema sencillo que funcionó. Un sistema complejo diseñado desde cero no funciona y no puede ser remendado para hacer que funcione. Usted tiene que comenzar de nuevo, a partir de un sistema sencillo de trabajo

Capacidades cualitativas

  • La historia del ser humano disfruta de cuatro mecanismos mentales que facilitan enormemente nuestra comprensión de los sistemas complejos:

  • Abstracción

  • Encapsulación

  • Modularización

  • Jerarquización

Abstracción

La abstracción surge de un reconocimiento de similitudes entre ciertos objetos, situaciones o procesos en el mundo real, y la decisión de concentrarse en estas similitudes e ignorar por el momento, las diferencias
— Dahl
Dijkstra y Hoare
La abstracción es "una descripción simplificada, o especificación, de un sistema que hace hincapié en algunos de los detalles o propiedades mientras que suprime otros del sistema. Una buena abstracción es la que hace hincapié en los detalles que son importantes para el lector o usuario y suprime detalles que son, al menos por ahora, de distracción
— Shaw
La abstracción es el proceso mental de extracción de las características esenciales de algo, ignorando los detalles superfluos
— Booch
Implicaciones:

  • Una abstracción denota las características esenciales de un objeto que lo distinguen de todos los otros tipos de objetos y por lo tanto proporciona límites conceptuales nítidamente definidos, en relación con la perspectiva del espectador.

  • Una abstracción se centra en la visión exterior de un objeto y sirve para separar el comportamiento esencial de un objeto de su implantación

  • La abstracción es eminentemente subjetiva, dependiendo del interés del observador

  • Nos esforzamos para construir abstracciones de las entidades porque son directamente paralelos al vocabulario del dominio de un determinado problema.
Ejemplo: Varios

  • Mundo real: un autobús de un pasajero o un mecánico, un ordenador, …​

  • Software orientado a procesos: factorial, mostrar menú, ordenar, …​

  • Software orientado a objetos: una fecha, un intervalo, un gestor de comunicaciones, un colección de datos, …​

Encapsulación

La encapsulación es proceso por el que se ocultan los detalles del soporte de las características esenciales de una abstracción
— Booch

  • Principio de Ocultación de la información: todo aquello que no sea necesario dar a conocer, no se debe dar a conocer

    • Variables locales inacesibles desde fuera de su ámbito, …​

Hacer notar que en ninguno de los casos no se trata de ocultar la información en sí misma sino de ocultar los detalles del soporte de dicha información

  • La encapsulación se logra con mayor frecuencia a través de ocultación de información, que es el proceso de ocultar todos los secretos de un objeto que no contribuyen a sus características esenciales

  • La encapsulación proporciona barreras explícitas entre las diferentes abstracciones y por lo tanto conduce a una clara separación de asuntos.

  • El beneficio inmediato será la posibilidad de cambiar los soportes de las características de una abstracción sin afectar a todos los elementos que dependan de esas características porque ni los conocen, ni los mencionan
Implicaciones:

  • Una vez realizada cierta abstracción hay que “trasladarlas” al lenguaje de programación.

    • Esto conlleva decidir entre diversas estructuras de datos (estáticas o dinámicas, en memoria principal o secundaria, etc.) y/o diversos algoritmos (¿con variables auxiliares o no? ¿recursivo o iterativo?, etc.), siendo diversas las alternativas que recogen dichas características esenciales.

    • Una vez que se selecciona una implantación, debe ser tratado como un secreto de la abstracción y oculta a la mayoría de los clientes. En la práctica, esto significa que cada clase debe tener dos partes:

  • La interfaz de una clase capta sólo su vista exterior, que abarca nuestra abstracción del comportamiento común a todas las instancias de la clase.

    • La interfaz de una clase es el único lugar donde establecemos todas los suposiciones que un cliente puede hacer sobre cualquier instancia de la clase

  • La implementación de una clase comprende la representación de la abstracción, así como los mecanismos para conseguir el comportamiento deseado.

    • La implementación encapsula detalles sobre los qué ningún cliente puede hacer suposiciones.

  • La abstracción de un objeto debe preceder a las decisiones acerca de su implantación.

  • Ninguna parte de un sistema complejo debe depender de los detalles internos de cualquier otra parte.

  • Mientras que la abstracción ayuda a las personas a pensar en lo que están haciendo, la encapsulación permite hacer cambios fiables en el programa con un esfuerzo limitado.
Ejemplo: Varios

  • Mundo real: un autobús, un ordenador, una universidad, …​

  • Software orientado a procesos: factorial, mostrar menú, ordenar, …​

  • Software orientado a objetos: una fecha, un intervalo, un gestor de comunicaciones, un colección de datos, …​

Modularización

La modularidad es el proceso de descomposición de un sistema en un conjunto de piezas poco acoplados y cohesivos
— Booch
96
El acoplamiento “[…​] es la medida de fuerza de la asociación establecida por una conexión ente un módulo -elemento- y otro. El acoplamiento fuerte complica un sistema porque los módulos son más difíciles de comprender, cambiar o corregir por sí mismos si están muy interrelacionados con otros módulos
— Booch
96
La cohesión mide el grado de conectividad entre los elementos de un solo módulo
— Booch
96

  • Al diseñar un sistema de software complejo, es esencial para descomponer en partes más pequeñas y más pequeñas, cada una de las cuales podemos entonces refinar independientemente. De esta manera, satisfacemos la restricción muy real que existe sobre la capacidad del canal de la cognición humana: para entender cualquier nivel dado de un sistema, sólo necesitamos comprender algunas partes (en lugar de todas las partes) a la vez.

  • Para modularizar hay que minimizar las dependencias entre módulos (acoplamiento) que deben tener significado propio por sí mismo agrupando abstracciones lógicamente relacionadas (cohesión)

  • El bajo acoplamiento de un modulo se basa en la abstracción que limita su interfaz a lo esencial y en la encapsulación que oculta todos los detalles necesarios para su implantación pero innecesarios para otros módulos que se relacionen con éste

  • Dividir un programa en una serie de límites documentados bien definidos dentro del programa es de gran valor en la comprensión del programa
La descomposición inteligente se dirige directamente a la complejidad inherente del software al obligar a una división del espacio de estados de un sistema
— Parnas
modularizacion

  • Mundo real: un autobús, un ordenador, una universidad, …​

  • Software orientado a procesos: factorial, mostrar menú, ordenar, …​

  • Software orientado a objetos: una fecha, un intervalo, un gestor de comunicaciones, un colección de datos, …​

Jeararquización

Jerarquía es una clasificación u ordenamiento de las abstracciones
— Booch
La jerarquización es el proceso de estructuración por el que se produce una organización de un conjunto de elementos en grados o niveles de responsabilidad, de clasificación o de composición, …​ entre otros
— Fernando Arroyo

  • Grafo dirigido acíclico

  • La abstracción es una buena cosa pero en todos los casos, excepto las aplicaciones más triviales, podemos encontrar muchas más abstracciones diferentes de lo que podemos comprender a la vez.

  • La encapsulación ayuda a gestionar esta complejidad al ocultar el interior de la vista de nuestras abstracciones.

  • La modularidad ayuda también, por que nos da una manera de agrupar abstracciones relacionados lógicamente.

Aún así, esto no es suficiente. Un conjunto de abstracciones a menudo forma una jerarquía, y mediante la identificación de estas jerarquías en nuestro diseño se simplifica enormemente nuestra comprensión del problema.
Implicaciones:

  • La identificación de las jerarquías dentro de un sistema de software complejo a menudo no es fácil.

    • Una vez que se exponen esas jerarquías, la estructura de un sistema complejo se vuelve muy simple y obtenemos la comprensión de la misma.

  • Si no revelamos la estructura de clases de un sistema, tendríamos que multiplicar nuestro conocimiento sobre las propiedades de cada parte individual.

    • Con la inclusión de la estructura de clases, captamos estas propiedades comunes en un solo lugar.

  • Existen dos jerarquías ortogonales del sistema: la estructura de clases y la estructura de objetos.

    • Cada jerarquía está en capas, con clases más abstractas y objetos construidos sobre otros más primitivos.

    • La clase u objeto que se elija como primitivo está en relación con el problema en cuestión.

    • Mirando dentro de cualquier nivel dado revela otro nivel de complejidad.

    • Especialmente entre las partes de la estructura del objeto, existe una estrecha colaboración entre los objetos de ese mismo nivel de abstracción.

  • La estructura de clases y la estructura de objetos no son completamente independientes; más bien, cada objeto en la estructura de objetos representa una instancia específica de una clase.

    • Por lo general hay muchos más objetos que clases de objetos dentro de un sistema complejo.

    • Al mostrar la "parte de", así como la jerarquía "es un", exponemos de forma explícita la redundancia del sistema considerado.

  • La mayoría de los sistemas interesantes no incorporan una única jerarquía; en cambio, nos encontramos con que muchas jerarquías diferentes suelen estar presentes dentro del mismo sistema complejo.

    • En nuestra experiencia, hemos encontrado que es esencial para ver un sistema desde ambas perspectivas, estudiando su jerarquía "es un" (clasificación), así como su jerarquía "parte de“ (composición)
Nuestra experiencia es que los sistemas de software complejos más exitosos son aquellos cuyos diseños incluyen explícitamente las estructuras de clases y objetos bien diseñadas y encarnan los cinco atributos de sistemas complejos descritos en la sección anterior. […] Muy raramente nos encontramos con sistemas de software que se entregan a tiempo, que están dentro del presupuesto y que cumplen con sus requisitos, a menos que estén diseñados con estos factores en mente
— Booch
Ejemplo: Varios

  • Mundo real: un autobús, un ordenador, una universidad, …​ se componen de otros elementos y los hay de varias clases similares

  • Software orientado a procesos: factorial, mostrar menú, ordenar, …​ se componen de otros elementos y los hay de varias clases similares

  • Software orientado a objetos: una fecha, un intervalo, un gestor de comunicaciones, un colección de datos, …​ se componen de otros elementos y los hay de varias clases similares
capacidadesCualitativas

Síntesis

sintesis

Complejidad Sencillez

muchas reglas, explicaciones, argumentos, …​

pocas reglas, explicaciones, argumentos, …​

leyes, patentes, productos bancarios, edificios, …​

grandes novelas, juegos, empresas, teorías, …​ Máquina de Turing: mover cinta izquierda/derecha, escribir/leer 0/1’s, 3 dualidades "explican" lo computable!!!

a causa de la limitación mental cuantitativa: número mágico de Miller, …​

gracias a nuestras capacidades cualitativas: abstracción, encapsulación, modularidad y jerarquía

personaCompleja

personaSencilla

Rápido, más rápido!!!, más, quiero más!!!, …​, ansia viva, …​ Círculos viciosos

Poco a poco, paso a paso, …​, templanza, …​ Círculos virtuosos
Lo complejo es feo
— ¿Firmas tú?
Yo no!
Lo sencillo es bello
— E. F. Schumacher
Small Is Beautiful. A Study of Economics As If People Mattered

Musa de la Jerarquización, por encima de la fila, organiza el ataque de destrucción total …​ de la complejidad

musaJerarquizacion

Musa de la Abstracción, la primera de la fila, ataca a lo esencial, ignorando detalles

Musa de la Modularidad, la segunda de la fila, te parte en piezas poco acopladas y cohesivas

Musa de la Encapsulación, la última de la fila, oculta el soporte de sus armas

musaAbstraccion

musaModularizacion

musaEncapsulacion

Santa Tecla, Epifanía Cualitativa

  • Sin detalles, con esencia

  • mi musa Abstracción

  • Sin acoplamiento, con cohesion

  • mimosa Modularización

  • Sin detalles del soporte

  • mi musa Encapsulación

  • Con niveles de organización

  • mimosa Jearquización

balanza
mecanismoMental

Bibliografía

Obra, Autor y Edición Portada Obra, Autor y Edición Portada

  • Object Solutions. Managing the Object Oriented Project

    • Grady Booch

    • Addison-Wesley Professional (1789)

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  • Object Oriented Analysis and Design with Applications

    • Grady Booch

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  • The Unified Modeling Language User Guide

    • Grady Booch

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  • The Mythical Man Month. Essays on Software Engineering

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  • Extreme Programming Explained. Embrace Change. Embracing Change

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  • Patrones de diseño

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  • Clean Code. A Handbook of Agile Software Craftsmanship

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  • Object-Oriented Software Construction

    • Bertrand Meyer

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Ponente

  • Luis Fernández Muñoz

setillo

  • Doctor en Inteligencia Artificial por la UPM

  • Ingeniero en Informática por la UMA

  • Diplomado en Informática por la UPM

  • Profesor Titular de ETSISI de la UPM