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La teoría matemática de sistema




Enviado por milher1



    1. Concepto
    2. Investigación de
      Operaciones
    3. La teoría
      matemática de la información
    4. La teoria matemática
      del control
    5. Controlabilidad versus
      optimización
    6. Perspectivas de la
      toría matematica de sistema
    7. Bibliografia

    CONCEPTO.-

    Una teoría matemática es una
    representación, en términos matemáticos, de
    proposiciones que describen el comportamiento
    actual dentro de un sistema. Esto se
    da en un intento por describir el sistema real; claramente el
    intento está sujeto a examen y una teoría es
    aceptable o no de acuerdo con cuán bien sobrepasa el
    examen correspondiente.

    Después de la segunda guerra
    mundial, a través de la teoría
    matemática se aplicó la investigación operacional, para la
    resolución de problemas
    grandes y complejos con muchas variables.

    La teoría matemática de sistema se
    relaciona con los conceptos de información y entropía de la información, sistemas de
    comunicación, transmisión de
    datos,
    así como la teoría de la distorsión de la
    transferencia, criptografía, relaciones
    señal-ruido,
    control,
    compresión de datos y temas relacionados.

    El estudio de las matemáticas como disciplina
    independiente ha permitido que ésta avance a una velocidad sin
    precendente, pero un desarrollo de
    esta índole plantea interrogantes inquietantes, por
    ejemplo: ¿cuál es la naturaleza de
    la matemática?, ¿cuál es su objetivo?,
    ¿cuáles son sus métodos?,
    etcétera.

    Investigación de Operaciones.

    Durante una época el cálculo
    convencional y métodos sencillos fueron suficientes para
    resolver los problemas que se presentaban. Pero cuando la
    industrialización trajo consigo la producción en masa y con ello el
    crecimiento en el tamaño y en la diversidad de los
    problemas a resolver, hubo que crear técnicas
    más sofisticadas. Fue durante la segunda guerra
    mundial (de ahí el nombre de Investigación de
    Operaciones militares) que dio inicio una revolución, la cual aún continua, en
    el desarrollo de las técnicas matemáticas de
    carácter
    algorítmico-numéricas, para la solución de
    este tipo de problemas. Con la invención y la evolución de la
    computadora, es ahora posible resolver complejos problemas de
    optimización, de logística, o simular múltiples
    escenarios para un proceso, en
    períodos de tiempo que
    hace sólo algunas décadas hubieran sido
    inconcebibles. Dentro de las técnicas más usadas en
    la investigación de operaciones se puede citar a la
    optimización clásica, la programación lineal y no lineal, la
    teoría de control óptimo, la simulación, las técnicas
    heurísticas y la teoría de redes entre
    otras.

    Últimamente ha tomado auge una nueva
    especialidad. La Matemática Educativa, que ofrece un
    enfoque, desde el punto de vista de las teorías
    del conocimiento,
    para la aplicación de técnicas didácticas en
    la enseñanza de las matemáticas,
    facilitando así su comprensión.

    Para comprender más el tema trataremos temas
    relacionados con:

    1. La teoría matemática de la
      información
    2. La teoria matemática del
      control

    LA
    TEORÍA MATEMÁTICA DE LA
    INFORMACIÓN

    Es de aceptación general que la disciplina de la
    teoría de la información comenzó con la
    publicación del artículo de Claude E. Shannon "La
    Teoría Matemática de la
    Comunicación" (The Mathematical Theory of
    Communication).

    Claude E. Shannon es conocido como el padre de la
    teoría de la información. Su teoría
    considera la transmisión de la información como un
    fenómeno estadístico y ofrece a los ingenieros en
    comunicaciones
    una forma de determinar la capacidad de un canal de
    comunicación en términos comunes de medida llamados
    bits.

    La parte de la teoría que hace referencia a
    la transmisión no está relacionada con el contenido
    de información o el mensaje en sí mismo, aún
    cuando el lado complementario de la teoría de la
    información se preocupa con el contenido a través
    de la compresión con pérdida de los mensajes
    sujetos a un criterio de fidelidad. Estas dos ramas de la
    teoría de la información están unidas y
    justificadas mutuamente por los teoremas de transmisión de
    información, o los teoremas de separación de canal
    de origen que justifican el uso de bits como el formato universal
    de información en diversos contextos.

    En la teoría de Shannon y Weaver la cantidad de
    información contenida en un mensaje se define en función de
    la frecuencia relativa de utilización de los diferentes
    símbolos que lo componen:

    a.- Los mensajes son transmitidos desde la fuente al
    usuario por una vía de comunicación,

    b.- para que el mensaje pueda recorrer esa vía
    debe ser codificado,

    c.- y luego, descodificado para que lo comprenda
    convenientemente el destinatario.

    El problema está en la transición de los
    símbolos del mensaje que entró a los del mensaje
    que salió. Esta posibilidad de imperfección se
    llama ruido. Sin ruido, la canti dad de información de un
    mensaje es la misma a la salida que a la entrada. Con ruido nacen
    la ambigüedad y los equívocos. Para evitarlos
    habrá que transmitir el mensaje con redundancia, aunque
    esto suponga una pérdida relativa de información.
    La principal objeción que desde el primer momento
    presentó su Teoría matemática de la
    Comunicación
    fue la de no considerar los aspectos
    relativos al significado de los mensajes, por lo que debemos
    considerar el cuerpo especulativo al que abrieron paso como una
    teoría de señales, no como una auténtica
    teoría de la información.

    Aún manteniendo una postura de equilibrada duda
    al contemplar que las aplicaciones hechas con efectividad se
    habían limitado a fenómenos particulares,
    Jean-Bernard Mari -no analizó la posibilidad de nuevas
    aplicaciones de cada una de ellas, principalmente a través
    de las bases de datos accesibles. Distribuyó en tres
    bloques las aplicaciones de la teoría
    matemática:

    1. Indización mediante tarjetas
    perforadas
    : en la década de 1950 Garfield
    indizó documentos
    biomédicos mediante tarjetas perforadas. Los
    codificó de tal manera que el número de
    perforaciones coincidía con la frecuencia de uso de los
    descriptores en el total del glosario. Los
    descriptores más utilizados recibían así la
    codificación más breve.

    2. Evaluación de los resultados de un
    sistema documental
    : se trata de desligar el sistema de
    salida del sistema de entrada, transmitiendo por una vía
    con ruido. Los mensajes recibidos tenían una triple
    codificación y su probabilidad de
    ser recuperados dependía de una tabla de contingencias.
    Fue utilizado por Meetham, Belzer, Cawkel y Guazzo.

    3. Indización por frases: Briner
    aplicó los conceptos de la teoría matemática
    a los components gramaticales de un texto escrito,
    deduciendo una capacidad de transmission del conocimiento por
    palabra análoga a la fórmula que cuantifica la
    capacidad de una vía. Para las palabras ambiguas Briner
    amplió el principio a indización de la frase entera
    que las contenía.

    LA TEORIA MATEMÁTICA DEL
    CONTROL

    En la Teoría Matemática del Control,
    comenzaremos con algunas consideraciones históricas
    generales sobre sus orígenes y evolución.
    Más adelante, describimos algunos elementos centrales de
    la Teoría y diversos avances recientesque se caracterizan
    tanto por su interées Matemático como por su
    transcendencia desde un punto de vista social, tecnológico
    e industrial. Por ´ultimo mencionamos algunos problemas
    abiertos y los retos que se plantean en esta disciplina para un
    futuro inmediato.

    La esencia de la Teoría del Control está
    inspirada en algunas nociones que a todos nos resultan
    familiares. Una de ellas es la de "feedback". Este
    término se incorporó a lo que hoy conocemos como
    Teoría del Control en los años 20 por los
    ingenieros del "BellTelephone Laboratory".La traducción del término "feedback" al
    castellano
    produce palabras mucho más largas tales como
    "realimentación" o "retroalimentación".

    La Naturaleza nos ofrece ejemplos difíciles de
    mejorar en este terreno. Basta simplemente observar el ritual del
    depredador que acecha a su presa. Hoy en día la
    noción de feedback es también común en
    Biología,
    Psicología, etc. El principio de
    causa-efecto ha dejado de entenderse como un fenómeno
    estático y se aborda ahora desde una perspectiva dinámica a causa de los mecanismos de
    "feedback". Estamos frente al principio
    causa-efecto-causa.

    Otra de las nociones que subyace en todo lo que hoy
    puede considerarse parte del ámbito de la Teoría
    del Control es la de "optimización". La
    optimización es una técnica que tiene como objetivo
    aumentar o mejorar el valor de una
    variable que, en la práctica, puede tomar las formas
    más variadas: temperatura,
    flujo de aire, velocidad,
    rentabilidad,
    beneficio, información, capacidad de destrucción,
    etc.

    Las técnicas de optimización son tan
    variadas que resulta imposible hacer una presentación
    global y unificada de todas ellas. Por otra parte, la tecnología informática y de la computación han jugado un papel
    crítico en las aplicaciones de las técnicas de
    optimización, tal y como ocurre en el control
    óptimo de cohetes y proyectiles. En efecto, en vista de la
    complejidad de los sistemas a los que la Teoría del
    Control ha de hacer en la actualidad, es imposible realizar una
    implementación eficiente los métodos de control,
    sin previamente realizar un riguroso trabajo de
    simulación numérica.

    Dentro del amplio abanico de teorías,
    técnicas y problemas que podemos enmarcar en el contexto
    de la optimización cabe mencionar la teoría de
    juegos, la programación
    lineal y nolineal, la teoría del control,
    etc.

    Hemos ya mencionado las dos grandes ideas que han
    servido de inspiración y de motor a la
    Teoría del Control: el mecanismo de feedback y la
    optimización.

    Otro de los términos ligados a la Teoría
    matemática del Control y de la Optimización es el
    de "cibernética", propuesto por el físico
    francés A.M Ampére en el siglo XIX en su
    clasificación de las Ciencias para
    referirse a la aún no existente ciencia del
    control de los procesos. Este
    término fue rápidamente olvidado hasta que en 1948
    el matemático americano Norbert Wiener lo adoptó
    como título de su libro. Wiener
    definió la cibernética como "la ciencia del
    control y de la comunicación en animales y
    máquinas". Esta definición relaciona
    la cibernética con la Teoría del Control y la
    Fisiología del sistema
    nervioso.

    El "sueño" de Wiener estaba basado en la idea de
    que surgiría una creciente sinergia entre
    el ser humano y la máquina que abarcaría tanto la
    Matemática como la Psicología: La máquina al
    servicio del
    ser humano, imitando al ser humano. Hace unas décadas todo
    esto no dejaba de parecer un sueño ingenuo. Sin embargo,
    hoy la situación es completamente distinta pues
    los

    desarrollos en la tecnología de la
    computación han hecho posible un sinfin de nuevas
    aplicaciones, en robótica, visión por ordenador,
    etc.

    El control del caos teoría
    matemática que se ocupa de los sistemas que presentan un
    comportamiento impredecible y aparentemente aleatorio aunque sus
    componentes estén regidos por leyes
    estrictamente deterministas es un tema de gran actualidad. Los
    puntos de vista son a veces duales o incluso contrapuestos. La
    naturaleza caótica de un sistema puede ser un serio
    obstáculo para su control pero también puede
    convertirse en un aliado. Por ejemplo, las impresionantes
    piruetas a las que estamos acostumbrados en las trayectorias de
    aviones de combate, están basadas en el control a lo largo
    de trayectorias inestables. Es sin duda sumamente difícil
    controlar un vehículo de este tipo. Pero las posibilidades
    que se le presentan a un piloto experto son muy diversas e
    insospechadas. Precisamente en el campo de la aeronáutica,
    el control de la turbulencia juega un papel
    fundamental.

    CONTROLABILIDAD VERSUS
    OPTIMIZACIÓN

    (un modelo
    teórico matemático)

    De manera general, podría decirse que el objetivo
    central de la Teoría del Control es
    proporcionarestrategias para conducir el proceso que nos ocupe a
    un objetivo deseado y/o prescrito. Tareas tales como la
    colocación de un satélite en la órbita
    adecuada, la reducción del ruido en los vehículos
    de transporte o
    la estabilización de estructuras,
    son problemas propios de la Teoría del Control.

    Tanto si adoptamos un punto de vista frecuencial como si
    optamos por modelizar el fenómeno en cuestión a
    través de ecuaciones
    diferenciales, la cuestión acaba siendo por tanto conducir
    el estado, la
    variable que nos interesa, al objetivo prefijado mediante la
    elección de un mecanismo de control adecuado.

    Existen sin embargo dos matices que pueden diferenciar
    en la práctica de un modo significativo los problemas que
    habremos de afrontar. En los problemas de controlabilidad nos
    interesa descifrar si el objetivo prescrito puede efectivamente
    alcanzarse de manera exacta y, si esta cuestión admite una
    respuesta afirmativa, cual es el tiempo mínimo en el que
    esto es posible, cual es el control menos costoso,
    etc.

    Cuando abordamos el problema desde el punto de vista de
    la Optimización o Control Optimo la cuestión se
    plantea desde otra perspectiva: con independencia
    de que el problema de la controlabilidad admita una respuesta
    afirmativa o negativa, buscamos un buen control, que nos aproxime
    lo más posible al objetivo prescrito y, éso
    sí, manteniendo el control dentro de los márgenes
    de costo
    admisibles.

    Se trata pues de un planteamiento aparentemente
    más modesto puesto que se renuncia a la "búsqueda
    de la perfección". Pero se trata de un punto de vista
    sumamente realista. En la práctica, este segundo
    planteamiento puede proporcionar resultados muy satisfactorios y
    ésto mediante técnicas matemáticas menos
    sofisticadas.

    Pongamos un ejemplo sobre el que cualquier persona
    familiarizada con la resolución de sistemas lineales
    debería poder
    reflexionar.

    En este ejemplo el estado es
    simplemente un vector x = (x1, x2, · · · ,
    xn) de IRn y éste está gobernado por la
    ecuación de estado

    [3.1] Ax = b

    Donde A es una matriz
    cuadrada n × n. Para simplificar el problema supongamos que
    A es no singular o incluso simétrica, definida positiva,
    etc. El vector b que aparece en el Segundo miembro de la
    ecuación es el control del que disponemos. La
    ecuaci´on (3.1) es pues la ecuación de estado que
    describe el modo en que el control b actúa sobre el estado
    x. Obviamente, como

    el sistema en cuestión es inversible, tenemos x =
    A−1b, pero no es este el punto de vista que nos interesa
    pues, en la práctica, la ecuación de estado no es
    f´acil de resolver y/o invertir.

    Nos imponemos entonces como objetivo que la primera
    componente del estado x1 coincida con un valor prescrito x"1 . Es
    decir, imponemos la condición adicional

    [3.2] x1 = x1*

    El problema de control se reduce entonces a buscar b
    є IRn de modo que la
    solución de (3.1) satisfaga (3.2). Esto es evidentemente
    posible. Basta por ejemplo imponer que x = (x*1 , 0, ·
    · · , 0) y tomar como b el vector resultante de la
    operación Ax. Pero este procedimiento,
    basado en el diseño
    directo del estado que realice el objetivo deseado sin necesidad
    de buscar previamente el control, en la práctica, es
    frecuentemente irrealizable. En efecto, en los problemas reales,
    hemos de elegir primero el control y entonces el estado viene
    dado como solución de la ecuación de estado o, si
    se quiere, como la respuesta del sistema al control
    introducido.

    El problema de control propuesto es por tanto trivial.
    Disponemos de tantos controles (las n componentes de b) como de
    componentes del estado a controlar o incluso de más pues,
    en este caso, sólo pretendíamos controlar la
    primera componente x1.

    ¿Pero qué ocurre cuando vamos disminuyendo
    el margen de maniobra del control? ¿Qué ocurre por
    ejemplo si b1, · · · , bn−1
    están fijos y sólo disponemos del parámetro
    bn para controlar el sistema?

    Desde un punto de vista matemático la
    cuestión se formula del modo siguiente. En esta
    occasion

    [3.3] Ax = c + b’

    Donde c ε IRn
    es un vector fijo dado y b’ un vector columna de
    componentes (0, . . . , 0, bn), i.e. !b = bne, donde e
    es el vector unitario (0, . . . , 1). El problema de la
    controlabilidad consiste entonces en estudiar si existe una
    elección adecuada de bn que garantice que la
    solución x de (3.3) satisface (3.2)

    La cuestión es ahora mucho menos obvia, pero en
    este caso tan simple no es difícil resolverla.

    La solución x de (3.3) se puede descomponer de la
    siguiente forma

    [3.4] x = y + z

    donde

    [3.5] y = A−1c

    y z satisface

    [3.6] Az = bne; i. e. z = bnz",
    con z" = A−1e.

    Si adoptamos el punto de vista de la optimización
    o del control óptimo estas dificultades desaparecen.
    Supongamos por ejemplo que el valor k > 0 es una cota
    razonable del control bn que en la práctica
    podemos implementar. En este caso la mejor respuesta posible al
    problema de control se obtendría minimizando el funcional
    cuadrático.

    [3.7] J(bn) =| x1 − x"1 |2

    en el intervalo cerrado y acotado

    [3.8] Ik = [−k, k].

    Como J depende continuamente de bn, se deduce
    inmediatamente la existencia de un control óptimo
    bkn ε
    Ik que minimiza la distancia
    entre la primera componente de la solución x1 y
    el objetivo x1*.

    Vemos por tanto que el problema de control óptimo
    se resuelve de manera mucho más simple.

    Este punto de vista es sumamente natural y acorde al
    sentido común. Ya L. Euler decía:

    "El universo es de
    lo más perfecto y está diseñado por el
    creador más sabio. Nada ocurriría sin que destaque,
    de alguna manera, la presencia de una regla máxima o
    mínima."

    Pero analicemos con un poco más de detalle las
    relaciones que se presentan en estos dos planteamientos. Se
    pueden hacer las siguientes observaciones:

    • Si la propiedad de
      controlabilidad se cumple, para k suficientemente grande, la
      solución al problema de control óptimo
      producirá la solución exacta buscada para el
      problema de controlabilidad.
    • Cuando el objetivo x1* no es alcanzable,
      el problema de optimización nos proporciona, de todas
      maneras, la mejor solución posible.
    • La resolución del problema de
      optimización y el análisis de la evolución del
      mínimo del funcional J en el intervalo Ik a
      medida que k crece puede ser de hecho un test para la
      propiedad de la controlabilidad. Cuando este mínimo se
      estabiliza en torno a una
      constante positiva a medida que k aumenta podemos sospechar, de
      manera fundada, que estamos frente a un caso en que el objetivo
      x1* no es alcanzable.

    PERSPECTIVAS
    DE LA TORÍA MATEMATICA DE SISTEMA

    Son muchos los campos de la Ciencia y
    Tecnología donde se presentan retos para la TEORIA
    MATEMATICA DE SISTEMAl. En algunos casos se confía en ser
    capaces de resolverlos mediante avances
    tecnológicos que permitan la implementación de
    controles más eficientes. Es el caso por ejemplo del
    control

    molecular mediante tecnología láser.
    Pero tanto en ésta como en otras muchas aplicaciones se
    necesita también de importantes avances teóricos.
    En esta sección mencionamos brevemente algunos de estos
    temas y los problemas que se plantean:

    • Grandes estructuras espaciales. Es frecuente
      escuchar que el despliegue de una antenna o telescopio en el
      espacio ha ocasionado algunos problemas técnicos,
      algunos de ellos sumamente costosos o incluso que han
      inutilizado completamente la estructura.
      Estas estructuras se caracterizan por contener componentes
      flexibles de gran tamaño, la interconexión de
      numerosas componentes y el acoplamiento de componentes
      rígidas y flexibles.
    • Robótica. La robótica es una de
      las áreas de la Tecnología que presenta los retos
      más estimulantes para los próximos años. A
      nadie se le escapa la importancia de desarrollar métodos
      eficientes de visión artificial, por ejemplo. Pero la
      Teoría del Control está también en el
      centro de gravedad en este campo. El desarrollo de la
      robótica depende de manera fundamental de la eficiencia y
      robustez de los algoritmos
      computacionales para el control de los robots. No resulta
      difícil imaginar la complejidad del proceso de control
      que hace que un robot camine y que lo haga de manera estable o
      sea capaz de coger con sus "manos" un objeto.

    • Sistemas energéticos y redes
      informáticas.
      Es ya evidente que el planeta presenta
      una tendencia irreversible a la
      globalización. Esto es válido en muchos
      ámbitos: el tráfico áereo, los sistemas de
      generación y distribución de energía, o las
      redes informáticas. Esto hace que muchas veces haya que
      tomar decisiones en ámbitos muy concretos
      (geográficamente hablando, por ejemplo), con poca
      información de lo que ocurre en otros, pero siendo
      conscientes de que éstos pueden influir. De ahí
      la necesidad de crear métodos y técnicas de
      control para grandes sistemas interconectados.
    • Control de la combustión. Se trata de
      un tema relevante en la industria
      aeronáutica y aeroespacial en las que se hace
      imprescindible controlar las inestabilidades en la combustion
      que, normalmente, viene acompañada de perturbaciones
      acústicas considerables. En el pasado se ha realizado el
      énfasis en los aspectos del diseño, modificando
      la geometría del sistema para interferir la
      interacción combustión-acústica o incorporando
      elementos disipativos. El control activo de la
      combustión mediante mecanismos térmicos o
      acústicos, es un tema en el que casi todo está
      por explorar.
    • Control de Fluidos. La interacción
      entre el Control y la dinámica de fluidos es en estos
      momentos muy intensa. Se trata de un problema relevante en
      aeronáutica puesto que la dinámica estructural
      del avión (en sus alas, por ejemplo) está
      acoplada con el flujo del aire en su entorno. Si bien es cierto
      que en los aviones convencionales se puede en gran medida
      ignorar este acoplamiento, es muy probable que los aviones del
      futuro tengan que incorporar mecanismos de control para evitar
      la aparición de turbulencias en torno a las alas. Desde
      un punto de vista matemático casi todo está por
      hacer, tanto en lo que respecta a la modelización, al
      control y a los aspectos computacionales.
    • Control de Plasma. La obtención de
      reacciones de fusión
      controladas es uno de los mayores retos para resolver los
      problemas energéticos del planeta. En la actualidad, una
      de las vías más prometedoras es el de los
      tokomaks: máquinas en las que se confina el plasma
      mediante mecanismos electromagnéticos. El problema
      fundamental es mantener el plasma, de muy alta densidad, a una
      temperatura muy alta en la configuración deseada durante
      intervalos de tiempo prolongados a pesar de sus
      inestabilidades. Esto se realiza a través de sensores
      mediante los cuales se obtiene la información necesaria
      para efectuar cambios rápidos y precisos de las
      corrientes que han de compensar las perturbaciones del plasma.
      Todavía hay mucho que hacer en este terreno desde el
      punto de vista matemático. Existen también
      problemas de identificación importantes en los tokomaks
      a causa de la dificultad para realizar las mediciones. Se trata
      pues de un campo que presenta grandes retos para la
      Teoría Matemática del control y de los problemas
      inversos.
    • Procesos de solidificación e industria del
      acero.

      El importante e imparable avance de las Ciencias de los
      Materiales
      ha producido estudios intensivos de los procesos de
      solidificación. La forma y la estabilidad de la
      interfase sólido-líquido es en este ámbito
      un tema crucial, puesto que una interfase irregular puede ser
      la causante de la obtención de un producto no
      deseado. Las fuentes de
      inestabilidad son diversas: convección, tension
      superficial,. . . Se han producido avances importantes en la
      comprensión matemática de las interfases en el
      campo denominado de los Problemas de Frontera
      Libre. Desde el punto de vista del Control se plantean dos
      problemas importantes. Uno, de carácter inverso,
      consistente en reconstruir la interfase a través de
      mediciones indirectas y, otro, el de su control a través
      de mecanismos de calentamiento, de aplicación de campos
      magnéticos o el éctricos o de rotaciones de la
      aleación en el horno. La teoría matemática
      correspondiente puede decirse que no existe. Con el objeto de
      obtener acero de gran calidad es
      preciso controlar de manera precisa la temperatura en la fase
      de enfriamiento. Pero la banda más caliente, sumamente
      fina, se mueve a una gran velocidad. El diseño de
      mecanismos de control que tengan en cuenta tanto la velocidad
      de la banda como del proceso de enfriamiento es otro gran
      reto.
    • Investigación biomédica. El
      diseño de terapias médicas adecuadas depende en
      gran medida de una comprensión adecuada de la
      dinámica fisiológica. Se trata de un campo
      sumamente activo en estos momentos donde casi todo está
      por hacer desde un punto de vista matemático. La
      Teoría del Control habrá de jugar también
      en este terreno un papel importante. Como ejemplo cabe
      mencionar el diseño de mecanismos de suministro de
      insulina equipados de "chips" de control.
    • Hidrología. El problema de la gestión de los recursos
      hídricos es sin duda sumamente relevante en nuestros
      días, unas veces porque estos son escasos, otras porque
      se encuentran contaminados o simplemente por la complejidad de
      la red de
      suministros y usuarios tanto domésticos como
      agrícolas e industriales. Los problemas de control que
      se plantean son muy diversos. Podemos mencionar al menos dos.
      Problemas de identificación de parámetros en los
      que se trata de determinar la ubicación de los sensores
      que proporcionan información suficiente para una
      eficiente extracción y suministro, por un lado, y, por
      otro, el diseño de estrategias de
      gestión eficientes.
    • Extracción de recursos
      naturales.
      Se están haciendo importantes
      esfuerzos de modelización y de índole
      matemática en el área de la simulación de
      las reservas subterráneas tanto hídricas como
      minerales o
      petrolíferas. El objeto es optimizar las estrategias de
      extracción. Nuevamente se plantean problemas inversos,
      de análisis y, por ejemplo, de control de la interfase
      entre el fluido inyectado y el extraído.
    • Economía. Las Matemáticas
      están jugando hoy en día un papel activo en el
      mundo de las finanzas. En
      efecto, la utilización de modelos
      matemáticos para predecir las fluctuaciones de los
      mercados
      financieros es algo común. Se trata frecuentemente de
      modelos estocásticos en los que la Teoría del
      Control ya existente puede ser de gran utilidad a la
      hora de diseñar estrategias óptimas de inversión y consumo.
    • Sistemas de manufacturación. Los
      grandes sistemas de manufacturación automatizada
      están diseñados como sistemas flexibles para
      permitir cambios en la planificación de la producción en
      atención a la demanda.
      Pero esta flexibilidad creciente se obtiene a base de sistemas
      cada vez más complejos. La Teoría
      Matemática del Control se encuentra en este terreno con
      retos importantes para el diseño de mecanismos de
      control computerizados eficientes.
    • Evaluación de la eficiencia en sistemas
      computerizados.
      Los paquetes de "software" que
      existen en la actualidad para evaluar la eficiencia de los
      sistemas de computación están basados en su
      representación a través de la Teoría de
      Redes. El desarrollo de los sistemas de computación en
      paralelo y sincronizados hace que estos modelos sean hoy
      insuficientes. Es necesario desarrollar nuevos modelos, cosa en
      la que la Teoría Estocástica del Control de
      sistemas discretos puede ser de gran utilidad.

    • Control de sistemas asistidos por ordenador.
      Tal y como mencionamos, los problemas de control a los que nos
      enfrentamos en la actualidad son de una gran complejidad. Es
      impensable la obtención de estrategias eficientes de
      control sin que en estos procesos se cuente con la asistencia
      de los ordenadores. Es por eso que es importante el
      diseño de sistemas de
      control que ya incorporen este aspecto. Se trata de un
      campo de investigación pluridisciplinar en el que
      intervienen en particular la Teoría del Control, las
      Ciencias de la Computación, el Análisis
      Numérico y la Optimización.

    BIBLIOGRAFIA.-

    • Enrique ZUAZUA Departamento de Matemática
      Aplicada Universidad
      Complutense 28040 Madrid.
      Spain zuazua[arroba]eucmax.sim.ucm.es

    MILTON LOPEZ

    ESTUDIANTE DE INGENIERIA COMERCIAL ‘’U
    LOYOLA’’ BOLIVIA.

    ESTE TRABAJO FUE INVESTIGADO POR ESTUDIANTES DE LA
    "UNIVERSIDAD LOYOLA DE BOLIVIA" (TERCER AÑO DE
    TGS)

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