SEMILLERO EN

AUTOMÁTICA

Sesión 05: Los objetivos como camino a la validación de la hipótesis de investigación

M.Sc, Ing. Jhon Alexander Isaza Hurtado

jhonisaza@itm.edu.co

17 de Septiembre de 2012

¿Qué es la Hipótesis?

• La Hipótesis presenta la secuencia Hechos, Evidencias (que apoyan esos hechos) y Propuesta. – Hechos: conjunto acotado de acontecimientos, no triviales, que

delimitan el objeto de estudio asociado con el problema de investigación a tratar.

– Evidencias: todas las certezas disponibles que apoyan los hechos arriba mencionados o son los resultados ciertos de tales Hechos (Consecuencias Evidentes). Al menos debe proveerse una evidencia que soporte la certeza de cada hecho mencionado (siempre que la Evidencia de tal Hecho no sea trivial) o brindarse una Consecuencia Evidente de tal Hecho.

– Propuesta: lo que se pone a consideración como juicio sobre la trama que generan los hechos certificados por las evidencias.

A manera de definición

• La Hipótesis es un Enunciado que presenta una

Propuesta de solución al Problema que queda

descrito (de modo sintético) en el “tejido” o trama

Hechos-Evidencias. Tal descripción puede o no

estar en el texto de la Hipótesis o puede anteceder

al mismo en la propuesta o simplemente no figurar

por ser un material de trabajo que no se reporta en

la propuesta.

Los OBJETIVOS…sólo un

Comentario: • Diferenciar Alcance – Meta – Objetivo.

• La Hipótesis en una condensación suprema de la propuesta de investigación.

• En la Hipótesis debe estar descrito y delimitado el problema que se investiga, con la justificación que haga pertinente (o al menos interesante) tal investigación.

• Es en este sentido que los objetivos, que no son más que el "para que" de la investigación, se deberían deducir sin demasiado inconveniente de la Hipótesis.

• Cuando ya se tienen claros el "que", el "acerca de" y el "por que" de la investigación (todo contenido en la Hipótesis), se puede precisar con más facilidad el "para que", es decir los objetivos.

A manera de resumen: SECUENCIA

PARA FORMULAR UNA INVESTIGACIÓN

• Definir Área Problemática.

• Formular Problema General (Problemática).

• Listar Problemas Abiertos.

• Selección Un Problema Abierto.

• Construir Mapa de ese problema en el Área (¿Qué problemas lo rodean? ¿Están resueltos? ¿Si-No- Cómo?

• Formular Pregunta de Investigación.

• Formular Una Solución a la Pregunta – Hipótesis.

• Formular Objetivos que permitan probar valor de verdad de la Hipótesis.

• Establecer el método que se seguirá para esa prueba - Metodología.

OBJETIVO GENERAL y

ESPECÍFICOS

• El Objetivo General tiene un carácter especial debido a su grado de “global”, a diferencia de los objetivos específicos, que son similares a las metas pero no son lo mismo.

• Mientras las Metas no guardan una relación estricta de secuencialidad, los Objetivos (específicos) tienen un riguroso orden de cumplimiento, al punto que el no logro de uno de ellos puede afectar fuertemente la posibilidad de lograr los que lo siguen.

• Otra confusión frecuente se presenta entre los objetivos específicos y los pasos de la metodología propuesta para la investigación.

OBJETIVO GENERAL y

ESPECÍFICOS • Mientras los objetivos deben lograrse, los pasos metodológicos

sólo deben realizarse o ejecutarse, al punto que uno o más pasos metodológicos deben ejecutarse dos o más veces antes de lograr que un objetivo específico se declare como logrado.

• Aunque pasos metodológicos y objetivos específicos contienen verbos de acción en su formulación, los verbos de la metodología se refieren principalmente a ejecuciones o tareas rutinarias que no expresan un logro en si mismas de manera individual: medir, variar, probar, etc.

• Los objetivos específicos por su parte utilizan verbos que pueden ser valorados como logros dentro del trabajo investigativo.

Objetivos Específicos…Bloom

• Bloom, en su trabajo sobre objetivos instruccionales (citado en "Quick Flip Questions for Critical Thinking", de Linda G. Barton, 2002), propone seis niveles claramente diferenciables en los cuales un individuo que se aproxima a un tema, puede clasificar su grado de apropiación y avance esperados:

1. Conocimiento

2. Comprensión

3. Aplicación

4. Análisis

5. Síntesis

6. Evaluación

Objetivos Específicos…Bloom

• De esos seis niveles se ha evolucionado a una

propuesta que contempla sólo cuatro, cuando se

trata de formular objetivos de investigación:

1. Perceptivo.

2. Aprehensivo.

3. Comprensivo.

4. Integrativo.

Un ejemplo de seguimiento y

aclaración… Título de la Investigación: “Evaluación de un Controlador Predictivo Basado en un

Modelo Takagi-Sugeno con Conjuntos Multidimensionales”.

Hipótesis: La industria continua siendo indiferente a la implantación de estrategias de

modelado y control avanzado, aun cuando se dispone de capacidad de

procesamiento de información para utilizarla y lograr procesos más óptimos. Los PID

son los controladores preferidos en la mayoría de procesos, a pesar de su dificultad de

manejar no linealidades fuertes, retardos, restricciones y dinámicas complejas, como

en el control y ajuste de neutralización de pH muy aplicados en la industria

azucarera y el tratamiento de aguas, en el control de estos procesos es donde la

estrategia de CPNBM T-S con CBMD tiene un futuro prometedor.

Objetivo General: Evaluar las ventajas y desventajas de un controlador predictivo

basado en un modelo semifísico de inferencia borrosa Takagi-Sugeno

multidimensional, frente a otros controladores aplicables a sistemas no lineales, todo

simulado en un proceso químico no lineal.

NIVEL PERCEPTIVO

• Es el primero, normalmente asociado con las etapas definitorias del área problemática, del problema a tratar y de las herramientas que se utilizarán durante el desarrollo de la investigación.

• Se dice que este grupo de objetivos, cuando se logran, entregan un panorama completo y altamente comprensible del problema y su entorno, pero sin la necesidad de entrar en demasiada profundidad en las herramientas.

• Podría incluso pensarse que en este nivel, el Marco Teórico llega a su plena realización, partiendo de la base de que dicho marco es un prerrequisito del investigador al iniciar su trabajo investigativo particular.

• Los verbos característicos con los que inician los objetivos de este nivel son: Explorar, Describir, Reproducir, Identificar, Resumir, Nombrar, Reconstruir, Esbozar, Enumerar, Bosquejar, Rotular, Registrar, Reconocer y Recordar.

Ejemplo…

Nivel Perceptivo

• Buscar e identificar métodos de modelado y control

de procesos no lineales en la literatura.

• Listar las principales fallas que presentan los

controladores PID en el control de procesos.

• Identificar métodos para evaluar características

operativas y de desempeño de controladores.

NIVEL APREHENSIVO

• Se refiere a la acción de atrapar los conceptos necesarios para abordar el problema, siguiendo las teorías que el Marco Teórico, definido previamente, detalló como claves en el abordaje del problema de investigación que se trata.

• Puesto que se trata de conceptos, en su mayoría consolidados en la literatura general o especializada en el tema, tal aprehensión no debería requerir la realización de tareas muy complicadas (o extendidas en el tiempo), en cambio, si pide acciones tendientes a la vinculación de conceptos y aclaración de su interacción interna (entre los conceptos asociados directamente con el problema) y externa (con conceptos asociados a problemas colaterales al tratado).

• La formulación de objetivos de este nivel se inicia siempre con verbos como: Comparar, Relacionar, Determinar, Ordenar, Agrupar, Comparar, Explicar, Convertir, Parear, Categorizar, Definir, Contrastar, Ilustrar, Asociar, Discriminar, Seleccionar, Clasificar, Diferenciar, Ejemplificar y Distinguir.

Ejemplo:

Nivel Aprehensivo

• Contrastar las características operativas y de

desempeño de un SIB Unidimensional y un SIB

Multidimensional.

NIVEL COMPRENSIVO

• En este nivel se ubican objetivos que al lograrse garantizan que se ha alcanzado la comprensión de uno o más tópicos asociados con el problema que se investiga.

• Verbos típicos para formular objetivos de este nivel son: Explicar, Predecir, Proponer, Realizar, Desarrollar, Adaptar, Formular, Transformar, Cambiar, Emplear, Chequear, Ensayar, Operar, Utilizar, Interpretar, Calcular, Predecir, Aplicar, Resolver, Usar, Preparar, Programar, Relacionar, Contrastar, Inferir, Relacionar, Jerarquizar, Detectar, Diagramar, Criticar y Discutir.

Ejemplo:

Nivel Comprensivo

• Examinar las diferencias y dificultades de la

implantación de CPBM con SIB Multidimensional

respecto de otros CPBM no lineales y

controladores PID.

NIVEL INTEGRATIVO

• Este nivel es el último, por lo que exige que los logros asociados con estos objetivos sean de mayor valor a la hora de formular el problema.

• Los objetivos de este nivel se caracterizan por verbos como: Modificar, Confirmar, Evaluar, Adaptar, Diseñar, Integrar, Crear, Desarrollar, Formular, Extender, Especificar, Deducir, Concebir, Combinar, Establecer, Juzgar, Opinar, Criticar, Verificar, Sustentar, Confirmar y Valorar.

Ejemplo:

Nivel Integrativo

• Diseñar un CPBM con SIB T-S Multidimensional estable, aplicado a un proceso químico no lineal: neutralización de pH.

• Caracterizar atributos como desempeño, robustez, carga computacional, precisión y facilidad de implantación de un CPBM con SIB T-S Multidimensional, frente a un CPBM con Modelo dinámico a través de un SIB T-S Unidimensional.

EJEMPLO…la secuencia completa

(escrita sin niveles a la vista!):

1. Buscar e identificar métodos de modelado y control de procesos no lineales en la literatura.

2. Listar las principales fallas que presentan los controladores PID en el control de procesos.

3. Identificar métodos para evaluar características operativas y de desempeño de controladores.

4. Contrastar las características operativas y de desempeño de un SIB Unidimensional y un SIB Multidimensional.

EJEMPLO…la secuencia completa

(escrita sin niveles a la vista!):

1. Examinar las diferencias y dificultades de la implantación de CPBM con SIB Multidimensional respecto de otros CPBM no lineales y controladores PID.

2. Diseñar un CPBM con SIB T-S Multidimensional estable, aplicado a un proceso químico no lineal: neutralización de pH.

3. Caracterizar atributos como desempeño, robustez, carga computacional, precisión y facilidad de implantación de un CPBM con SIB T-S Multidimensional, frente a un CPBM con Modelo dinámico a través de un SIB T-S Unidimensional.

Ejemplo: Comparando algunos

pasos metodológicos • Seleccionar un proceso real donde se requiera la neutralización de pH.

• Construcción de un MSBF del proceso seleccionado.

• Simular y validar el comportamiento dinámico del proceso dado por el MSBF frente a datos reales del proceso.

• Construir un SIB-TS con CBUD y un SIB-TS con CBMD en base al MSBF del proceso seleccionado.

• Diseñar y simular un CPBM NL que utiliza como modelo un MSBF, un SIB-TS con CBUD y un SIB-TS con CBMD.

• Diseño de un controlador tipo PID para el proceso.

• Evaluar estabilidad y desempeño de los CPBM por medio del método seleccionado.

• Establecer las dificultades y los beneficios de incorporar el SIB-TS con CBMD como modelo en el algoritmo de control del CPBM.

• Documentar y concluir el trabajo de tesis.

Comentarios breves…y mil gracias.