Fondamenti e Classificazione dei Sistemi Complessi

Concetto Generale di Sistema

La parola sistema descrive una vasta gamma di elementi: oggetti, metodi, o un gruppo interconnesso. L'obiettivo di uno studio significativo implica la comprensione della struttura interna di ciascuno di essi.

Classificazione dei Sistemi

I sistemi possono essere classificati in base a diversi criteri, tra cui:

• Livello di prevedibilità.
• Livello di complessità.

Approccio Iniziale: Determinismo vs. Probabilità

Il primo approccio alla classificazione si basa sulla prevedibilità del comportamento:

L'approccio è diviso in seguito in tre categorie:

1. Semplici.
2. Complessi.
3. Molto complessi.

Sistemi Determinati

Quando è possibile stabilire una regola sicura su come un sistema lavorerà, si dice che il sistema è determinato. Questo accade tipicamente quando il sistema contiene pochi sottosistemi e poche interrelazioni.

Sistemi Probabilistici

Quando non è possibile prevedere con certezza come funzionerà, si parla di sistema probabilistico.

Analisi di Causa ed Effetto

I sistemi possono essere analizzati in termini di ingressi (input) e uscite (output). Gli elementi che entrano sono considerati le cause che interagiscono per produrre un output, che rappresenta l'effetto. Il sistema agisce come una funzione che trasforma gli ingressi in risultati o elementi di uscita.

Effetto e Analisi del Ritardo

Nel sistema agricolo visto nell'esempio precedente, l'immissione di input (semina) non porterebbe a un effetto simultaneo, cioè la crescita immediata delle colture.

L'intervallo di tempo che intercorre dopo l'input fino a quando il raccolto è cresciuto ed è pronto per la raccolta è chiamato fenomeno o effetto ritardato. Queste circostanze si possono comprendere più chiaramente considerando il sistema rappresentativo dell'acceleratore di un aeromobile, secondo la seguente tabella (immaginaria):

In questo grafico si osserva che la velocità dell'aereo (effetto o uscita) rimane sostanzialmente la stessa per un certo periodo dopo che l'acceleratore (causa o ingresso) è stato chiuso. Si nota anche che il tasso di velocità diminuisce notevolmente solo dopo che l'acceleratore è stato spostato completamente in posizione di chiusura.

L'esempio fornito per un sistema più complesso aiuta a capire che le informazioni saranno necessarie per determinare previsioni o simulazioni basate su alcuni input, al fine di stabilire il livello di uscita in un determinato momento.

Analisi di Ottimizzazione

In ogni sistema esiste la possibilità di conseguire una combinazione ottimale dei fattori di produzione in modo da produrre i risultati desiderati, ottimizzando l'intero sistema.

Esempio Pratico: Pittura di una Piscina

Un esempio concreto è il progetto di pittura di una piscina, dove siamo responsabili del progetto e dobbiamo noleggiare il ^numero di pittori per eseguire il lavoro. La questione che si pone è: quale sarà il migliore tra quattro o otto pittori? Faranno meglio otto o dodici? Sarà più conveniente otto o dodici? Sembra che maggiore sia il numero di pittori per il progetto, maggiore sia la sua efficienza, ma generalmente non è così.

Qui consideriamo un grafico che indica il numero ottimale di artisti necessari per realizzare il progetto nel più breve tempo possibile.