1 Resolución de Problemas
2 Los Problemas “Problema” tiene muchos significados “Problema” tiene muchos significados –Algunos no son agradables Insolubilidad, resignación, situación indeseable, necesidad insatisfecha Insolubilidad, resignación, situación indeseable, necesidad insatisfecha Entrenamiento implica enseñar a resolver problemas Entrenamiento implica enseñar a resolver problemas –Un conjunto particular
3 Dos atributos Primero: un problema es una entidad desconocida en un contexto particular Primero: un problema es una entidad desconocida en un contexto particular –La diferencia entre el estado actual y el estado objetivo Segundo: resolver el problema tiene que tener un valor Segundo: resolver el problema tiene que tener un valor –Alguien debe creer que la solución aportará valor social, cultural, o intelectual –Si nadie percive el valor de la solución, no hay percepción del problema
4 Problemas y soluciones Estado actual Estado intermedio Estado deseado Lo desconocido
5 Atributos variables Los problemas varían en Los problemas varían en –Conocimiento necesario para resolverlo –Contexto en el que se presentan –Proceso necesario para resolverlo Intelectualmente Intelectualmente –Grado de estructuración –Complejidad –Dinamicidad –Abstracción o especificidad de dominio
6 Grado de estructuración Estructurados e Inestructurados Estructurados e Inestructurados Estructurados Estructurados –Planteamiento completo, con los datos necesarios –Se usan mucho en la educación formal Inestructurados Inestructurados –Ausencia de datos –Informalidad del planteamiento –Son los de la vida real
7 Bien estructurados –Requieren un número limitado de Conceptos, reglas y principios Conceptos, reglas y principios –Su dominio es restringido –Bien definido Estado inicial Estado inicial Objetivo o meta de solución Objetivo o meta de solución –Procedimiento de solución conocido –Contienen todos los elementos
8 Grado de estructuración Inestructurados Inestructurados –También conocidos como perversamente estructurados –Son los más comunes en la vida diaria y profesional –No se ajustan a un dominio de estudio Son multidisciplinarios Son multidisciplinarios –Su solución No se puede predecir No se puede predecir No es convergente No es convergente –Contienen aspectos desconocidos
9 Solución a inestructurados Requieren conocimientos y técnicas de diversas ciencias Requieren conocimientos y técnicas de diversas ciencias Múltiples soluciones Múltiples soluciones –O múltiples métodos de solución –O ninguna solución Se aplica el criterio antes que la técnica Se aplica el criterio antes que la técnica –Múltiples criterios a veces –Puede que no se conozca el criterio Se acude a la opinión Se acude a la opinión
10 Grado de complejidad Se determina por Se determina por –Número de cuestiones o planteamientos a resolver –Número de funciones –Número de variables Y el grado de conexiones entre esas variables Y el grado de conexiones entre esas variables –El tipo de relaciones funcionales entre estos aspectos Y su estabilidad en el tiempo Y su estabilidad en el tiempo
11 Grado de complejidad También influye También influye –Número, claridad y confiabilidad de los componentes representados en el problema La dificultad de un problema es proporcional a su complejidad La dificultad de un problema es proporcional a su complejidad Los grados de complejidad y estructuración se traslapan Los grados de complejidad y estructuración se traslapan
12 Traslape entre complejidad y estructuración Usualmente Usualmente –Mayor complejidad implica menor estructuración Pueden existir Pueden existir –Problemas inestructurados y simples Elegir qué ropa ponerse Elegir qué ropa ponerse –Problemas bien estructurados y complejos Jugar un video juego Jugar un video juego
13 Dinamicidad Problemas dinámicos Problemas dinámicos –El entorno, las tareas, y sus factores cambian en el tiempo –Requieren adaptabilidad de quien resuelve Cambiar tácticas y técnicas Cambiar tácticas y técnicas –Ejemplo: Inversiones en la bolsa Inversiones en la bolsa Problemas estáticos Problemas estáticos –No cambian factores en el tiempo
14 Abstracción o especificidad De dominio De dominio –También conocido como contexto Los problemas en un contexto se resuelven diferente en otro Los problemas en un contexto se resuelven diferente en otro –Hay especialistas por contexto Ingenieros, matemáticos, polítcos, médicos, etc. Ingenieros, matemáticos, polítcos, médicos, etc. La cultura organizacional también influye La cultura organizacional también influye –En una empresa resuelven de forma diferente que en otra O en diferentes municipios, familias, etc. O en diferentes municipios, familias, etc.
15 Atributos de los problemas Problemas sencillos Al variar uno de los 4 atributos principales de los problemas cambia el grado de dificultad del problema mismo Inestructuración Complejidad Dinamicidad Abstracción Es decir, los problemas pueden cambiar su grado de dificultad en 4 direcciones. Complejidad Inestructuración Abstracción Dinamicidad Complejidad Inestructuración Dinamicidad Complejidad Abstracción Dinamicidad Inestructuración Abstracción
16 Resolución de Problemas Problema: Problema: –Algo desconocido que vale la pena conocer Resolver: Resolver: –Cualquier secuencia de operaciones cognitivas que buscan el mismo objetivo La solución: La solución: –Es primero conocida –Luego aplicada
17 El proceso cognitivo Construcción de un modelo mental del problema Construcción de un modelo mental del problema –Entender el problema –También conocido como el espacio del problema Manipulación activa del modelo Manipulación activa del modelo –Pensar, enfocar desde diferentes perspectivas, componer y descomponer, adición y sustracción, prueba y error (en la mente) Conocimiento y actividad son recíprocos Conocimiento y actividad son recíprocos –Son procesos interdependientes
18 El proceso cognoscitivo en la solución de problemas Intelecto o mente como almacén de conocimientos Recopilación de datos inconexos Construcción de relaciones y estructuración Distinción, discriminación, abstracción Enfoque desde diferentes perspectivas Composición y descomposición, adición y sustracción de elementos Reconocimiento de patrones, prueba y error Las operaciones intelectuales van generando nuevos conceptos en el intelecto en un proceso activo de búsqueda de soluciones Operaciones Intelectuales Activas
19 Tipología de problemas Problema de lógica Problema de lógica Algorítmico Algorítmico Problema-historia Problema-historia Problema de uso de regla Problema de uso de regla Toma de decisiones Toma de decisiones Apagafuegos (saca- clavos) Apagafuegos (saca- clavos) Diagnóstico y solución Diagnóstico y solución Estrategia y desempeño Estrategia y desempeño Análisis de caso Análisis de caso Diseño Diseño Dilemas Dilemas
20 Problema de lógica Aplicación lógica Aplicación lógica –Manipulación de un número limitado de variables Ejemplos: Ejemplos: –Resolver un rompecabezas –Demostrar un teorema De particular interés para Ciencias de la Computación De particular interés para Ciencias de la Computación –Base de la matemática discreta, el cálculo de predicados y el álgebra booleana
21 Algorítmico Aplicación de procedimientos Aplicación de procedimientos –Secuencias de manipulaciones –Aplicación de algoritmos a conjuntos similares de datos –Producción de la respuesta correcta a partir de cálculos establecidos Ejemplos: Ejemplos: –Aplicación de fórmulas –Cálculos matemáticos Derivadas, integrales, factorización, mínimo común múltiplo Derivadas, integrales, factorización, mínimo común múltiplo
22 Algorítmicos Computacionales Tipos comunes por la estrategia de solución Tipos comunes por la estrategia de solución –Recursivos simples –Avance y retroceso o backtracking –Dividir y conquistar –Programación dinámica –Glotonería o greedy –Ramificación y fronteras –Fuerza bruta –Ruta aleatoria –Ascenso de colina Tipos comunes por la aplicación Tipos comunes por la aplicación –De ordenamiento –De búsqueda –De inserción de elemento –De eliminación de elemento –De procesamiento de cadenas de caracteres –Algoritmos geométricos –Grafos –Matemáticos
23 Problema-historia Implica desambiguación Implica desambiguación –Distinción de variables –Seleccionar y aplicar un algoritmo Ejemplo: Ejemplo: –Problemas de física: “un automóvil se desplaza…” –Construcción de esquema entidad-relación –Automatización de facturación
24 Problema de uso de regla Aplicación de procedimientos Aplicación de procedimientos –Con restricciones o reglas Dadas las reglas: Dadas las reglas: –Seleccionar el procedimiento adecuado –Encontrar la mejor respuesta con esas reglas Ejemplos: Ejemplos: –Problemas de optimización de producción Con restricciones de insumos, capital, horario, etc. Con restricciones de insumos, capital, horario, etc.
25 Toma de decisiones Usualmente requiere Usualmente requiere –Identificar los diferentes cursos de acción –Beneficios y limitaciones de cada curso –Definición de criterios de ponderación –Justificar la opción seleccionada Ejemplos: Ejemplos: –¿Qué automóvil comprar? –Selección de estrategia empresarial
26 Apagafuegos (saca-clavos) Examinar sistemas Examinar sistemas –Ejecutar procedimientos de prueba –Evaluar resultados –Plantear y confirmar hipótesis sobre fallas –Estrategias comunes: Reemplazo simple Reemplazo simple Eliminación en serie Eliminación en serie División espacial División espacial Ejemplos: Ejemplos: –Interrupciones en sistemas con uno o más fallos
27 Diagnóstico y solución En general es encontrar y resolver fallas En general es encontrar y resolver fallas Seleccionar diferentes opciones de tratamiento Seleccionar diferentes opciones de tratamiento –Con monitoreo constante Se necesita identificar bien el problema antes de aplicar la solución Se necesita identificar bien el problema antes de aplicar la solución Ejemplos: Ejemplos: –Problemas de auditoría –Obtención de resultados incongruentes en sistemas complejos
28 Estrategia y desempeño Situaciones que requieren aplicar tácticas para conseguir objetivos estratégicos, con restricciones de tiempo Situaciones que requieren aplicar tácticas para conseguir objetivos estratégicos, con restricciones de tiempo –Optimizar el desempeño al mismo tiempo que se monitorea el entorno –Presencia de competidores que dificultan el desempeño Ejemplos: Ejemplos: –Seguimiento de la estrategia empresarial Simulaciones de mercados, negocios, etc. Simulaciones de mercados, negocios, etc.
29 Análisis de caso Implican Implican –Identificación de la solución –Alternativas de acción –Respaldo de opiniones con argumentos Ejemplos: Ejemplos: –Coyunturas empresariales, políticas o sociales, con buen respaldo documental y tiempo disponible para resolver
30 Diseño Consiste en Consiste en –Identificar los objetivos –Producir un artefacto –Estructurar y articular el problema La solución es un artefacto La solución es un artefacto A menudo los objetivos son vagos, las restricciones poco conocidas, y se requiere etapa de análisis A menudo los objetivos son vagos, las restricciones poco conocidas, y se requiere etapa de análisis –No hay soluciones buenas o malas Solo mejores o peores Solo mejores o peores Ejemplos: Ejemplos: –Proyectos de sistemas informáticos –Otros proyectos de ingeniería Montaje de plantas de producción Montaje de plantas de producción Construcción de edificios Construcción de edificios
31 Diseño e Ingeniería El diseño se considera la actividad intelectual de ingeniería por excelencia El diseño se considera la actividad intelectual de ingeniería por excelencia La ingeniería es La ingeniería es –Analizar científicamente una situación La ciencia de entender la situación actual La ciencia de entender la situación actual –Diseñar la situación deseada –Construir la situación deseada de acuerdo al diseño
32 Dilemas Reconciliar cursos de acción Reconciliar cursos de acción –Cada uno con Diferente grado de complejidad Diferente grado de complejidad Resultados inciertos o impredecibles Resultados inciertos o impredecibles Decisiones molestas y difíciles de tomar Decisiones molestas y difíciles de tomar –Usualmente perspectivas irreconciliables Ejemplos: Ejemplos: –Estudiar o trabajar –Cerrar una planta o relanzar el producto
33 Resumen La resolución de problemas es una habilidad básica de todo ser humano La resolución de problemas es una habilidad básica de todo ser humano –La necesidad de resolver problemas ha estado presente en toda la historia de la humanidad Desde la época de las cavernas, hasta la era espacial Desde la época de las cavernas, hasta la era espacial En el ingeniero esta habilidad está especialmente desarrollada En el ingeniero esta habilidad está especialmente desarrollada –No solo en el ámbito de su especialidad –También porque está acostumbrado a enfrentar todo tipo de problemas en los proyectos que desarrolla La educación formal usualmente utiliza los problemas para desarrollar el intelecto La educación formal usualmente utiliza los problemas para desarrollar el intelecto –Bien estructurados, poco dinámicos, algo complejos y específicos de un dominio –Este no es el tipo de problemas con que nos encontramos día a día
34 Resumen Los problemas pueden incrementar su dificultad en 4 direcciones Los problemas pueden incrementar su dificultad en 4 direcciones –Grado de estructuración o inestructuración –Complejidad –Dinamicidad (variación en el tiempo) –Abstracción La resolución de problemas es esencialmente un proceso cognitivo: La resolución de problemas es esencialmente un proceso cognitivo: –La solución primero se conoce y después se aplica –El proceso tiene dos partes: Construcción del modelo cognoscitivo del problema Construcción del modelo cognoscitivo del problema Manipulación activa del modelo Manipulación activa del modelo