Arquitectura y medio ambiente
Abstract
La arquitectura y la planificación son el resultado de una integración ponderada de conocimientos técnicos y una multiplicidad de aspectos relacionados con el conocimiento natural y social. En este trabajo el autor propone, desde el ámbito de las ciencias del medio ambiente, diversos planteamientos teóricos y prácticos relacionados con la arquitectura y el urbanismo. El conocimiento de la naturaleza de los sistemas naturales y de los sistemas ecosociales permite al diseñador aplicar un marco teórico o conceptual a su obra para hacerla socialmente más trascendente y ambientalmente más sostenible. La existencia de propiedades emergentes propias de sistemas naturales y sociales, como son la complejidad, la entropía, la información y la evolución de los sistemas, permite ensayar su aplicación y evaluar su significado en el campo de la arquitectura y el urbanismo.
Full text
AARRQQUUIITTEECCTTOONNIICCSS AARRQQUUIITTEECCTTOONNIICCSS ARQUITECTURA Y MEDIO AMBIENTE CARLES SAURA I CARULLA AARRQQUUIITTEECCTTUURRAA YY MMEEDDIIOO AAMMBBIIEENNTTEE MIND, LAND & SOCIETY % UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE CATALUNYA EDICIONS UPC La arquitectura y la planificación son el resultado de una integración ponderada de conocimientos técnicos y una multiplicidad de aspectos relacionados con el conocimiento natural y social. En este trabajo el autor propone, desde el ámbito de las ciencias del medio ambiente, diversos planteamientos teóricos y prácticos relacionados con la arquitectura y el urbanismo. El conocimiento de la naturaleza de los sistemas naturales y de los sistemas ecosociales permite al diseñador aplicar un marco teórico o conceptual a su obra para hacerla socialmente más trascendente y ambientalmente más sostenible. La existencia de propiedades emergentes propias de sistemas naturales y sociales, como son la complejidad, la entropía, la información y la evolución de los sistemas, permite ensayar su aplicación y evaluar su significado en el campo de la arquitectura y el urbanismo. Carles Saura i Carulla
CARLES SAURA I CARULLA ARQUITECTURA Y MEDIO AMBIENTE 7 ARQUITECTONICS MIND, LAND & SOCIETY
Directores de la colección: Josep Muntañola Thornberg Luis Ángel Domínguez Primera edición: junio de 2003 Diseño y fotografía de la portada: Carles Saura i Carulla, Josep Muntañola Thornberg Dibujo de la portada: Carles Saura i Carulla Gráficos interiores: Carles Saura i Carulla Diseño gráfico: Luis Ángel Dominguez Maquetación: Valeria Calzia, Benedetta Rodeghiero © Carles Saura i Carulla, 2003 © Edicions UPC, 2003 Edicions de la Universitat Politècnica de Catalunya, Sl Jordi Girona Salgado, 31. 08034 Barcelona Tel. 934 016 883 Fax 934 015 885 Edicions Virtuals: www.edicionsupc.es E-mail: [email protected] Producción: Copisteria Miracle S.A. Rector Ubach 6-10, 08021 Barcelona Depósito legal: B-26530-2003 ISBN: 84-8301-718-0 Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del copyrigth, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo públicos.
3 ARQUITECTONICS Prólogo Relacionar la sistematización de los conocimientos con la arquitectura es un viejísimo objetivo, imposible, perseguido ya por la filosofía griega clásica hace más de 2500 años… Sin embargo, no hay que olvidar, que sin estos conocimientos “sistemáticos”, por más limitados que sean, estaríamos todavía en la época de las cavernas. Si queremos el bienestar y la comodidad de una sociedad tecnificada, hemos de saber cuales son y han sido los sistemas que la han hecho posible, al menos en parte. Por ello, tenemos aquí descritos de una manera breve y didáctica, algunas cuestiones entre las ciencias ambientales y sus sistemas, de una parte, y el conocimiento del comportamiento de los edificios y de las ciudades, de otra parte. Artistas, científicos y filósofos encontraran que la descripción de estas conexiones es escasa o incompleta para sus propios intereses artísticos, científicos y/o filosóficos. Espero, sin embargo, que todos acepten que introducir estas conexiones en la educación secundaria y universitaria puede despertar la curiosidad de muchos futuros profesionales hacia un uso correcto, responsable y sostenible de los recursos naturales, siempre limitados, de nuestro entorno. Barcelona, 19 de Marzo 2003 Josep Muntañola Thornberg Prólogo
5 ARQUITECTONICS Introducción I Los sistemas y sus propiedades emergentes I.1 El concepto de sistema Sistemas lineales y no lineales. Modelos Sistemas simples y complejos I.2 Complejidad Niveles de jerarquía y escala de los sistemas complejos Sistemas naturales como sistemas complejos El sistema y su entorno como supersistema Los sistemas autopoyéticos La tendencia hacia la complejidad en la evolución Criticalidad organizada Sistemas sociales como sistemas complejos I.3 La entropía Entropía termodinámica Entropía no estrictamente termodinámica La entropía en los sistemas complejos El hombre como sistema disipativo I.4 La información Significación de la información Información en los ecosistemas Degradación de la información en la sociedad Cibernética evolutiva y sistemas Indice 09 15 17 22 25 26 28 30 31 32 34 36 37 40 40 42 44 47 49 49 50 53 53 ÍndiceÍndice ÍndiceÍndice Índice © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
6 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente I.5 La evolución de los sistemas complejos Propiedades de los sistemas complejos El concepto de sucesión en ecología Sucesión ecológica y gestión Fronteras entre los ecosistemas, explotación y información II Sistemas y arquitectura II.1 Una aproximación al diseño como sistema Límites y progresos II.2 Naturaleza mixta cultural y material del sistema arquitectónico II.3 El sistema ecosocial como contexto del sistema arquitectónico La dinámica de las prácticas sociales II.4 La biosemiotica II.5 El diseño arquitectónico como un proceso de selección natural Memes y genes II.6 Tradición y patterns en arquitectura La ruptura del orden y con el hombre del movimiento moderno Las pautas de la arquitectura natural II.7 Complejidad en arquitectura y termodinámica Temperatura arquitectónica III Hombre y biosfera III.1 El hombre en la biosfera La explotación de recursos, la polución y las perturbaciones 55 55 59 63 65 69 71 72 73 77 78 82 86 86 90 93 95 97 98 111 113 113 © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
7 ARQUITECTONICS Efectos de los impactos medioambientales sobre el ecosistema III.2 La ciudad como ecosistema Información y ecosistema urbano III.3 La problematica ambiental urbana La sociedad es urbana Niveles de análisis de la ciudad con relación al medio ambiente El medio ambiente urbano y la planificación Un modelo para el diseño de programas de gestión ambiental en la ciudad IV Arquitectura y urbanismo sostenibles IV.1 La cultura de la sostenibilidad IV.2 Sostenibilidad en arquitectura y urbanismo IV.3 Elementos para un urbanismo sostenible El libro verde sobre el medio ambiente urbano Modelos ecológicos de renovación urbana: el caso del distrito de Vestebro (Copenhagen) IV.4 Indicadores de sostenibilidad del medio ambiente urbano IV.5 Elementos para una arquitectura sostenible Arquitectura y sociedad sostenible Hacia una práctica de la construcción sostenible IV.6 Diseño integrado para la sostenibilidad Bibliografía 116 117 119 122 122 125 127 129 133 135 137 141 143 147 151 157 157 159 164 167 Indice © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
9 ARQUITECTONICS Introducción © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
11 ARQUITECTONICS Existe un acuerdo sobre el hecho de que las opciones seleccionadas en el diseño arquitectónico y urbanístico son trascendentes desde los puntos de vista ambiental, histórico, social y cultural puesto que la intervención profesional modifica la realidad preexistente y condiciona los estados futuros. El arte de hacer una buena arquitectura o de planificar una ciudad bella y saludable deriva de la mayor o menor capacidad del arquitecto para integrar y armonizar adecuadamente una gran diversidad de conceptos, habilidades y valores de distinta naturaleza. Unos conceptos derivan de sus capacidades profesionales o técnicas y otros de su cultura, de su nivel de formación humanística y científica. También su compromiso social o los valores asociados con la política juegan un importante papel en la definición de la obra del arquitecto y en la planificación urbanística. Estas tareas son trascendentes desde el punto de vista social y ambiental de forma que el arquitecto debe poder establecer un diálogo social y una interpretación ambiental de carácter Interdisciplinar que permita considerar todos los elementos que están implicados en la obra arquitectónica. Consecuentemente, el arquitecto debe manejar ponderadamente este conjunto de aspectos. Se ha argumentado que la arquitectura de los últimos decenios ha perdido por el camino algunos de estos aspectos sociales, ambientales, históricos y formales para primar diseños basados en aspectos puramente estético-formales que presentan grandes agujeros respecto a la solidez conceptual y la utilidad de la obra arquitectónica. La concreción del diseño arquitectónico y de la planificación urbanística, la determinación del qué y el para qué de la obra, derivan, pues, de la integración ponderada y equilibrada de distintos aspectos de origen disciplinar diverso, que limitan lo que es o no posible hacer a partir de un marco conceptual general aplicado a un contexto espacio-temporal concreto que moviliza, entre otros, aspectos sociológicos, históricos, psicológicos, antropológicos, demográficos, urbanísticos, históricos, legislativos, formales, políticos, económicos o estéticos, que se conjugan en las decisiones tomadas en el proyecto. La adecuada armonización de estas consideraciones permitiría entonces alcanzar la utilidad, la belleza y la solidez, que la obra arquitectónica persigue. La gran especialización de los distintos campos del saber dificulta esta labor de integración del conocimiento por parte del arquitecto. Lo que se hace en este trabajo es proponer un marco conceptual basado en la teoría de sistemas, que permitiría la integración de los conocimientos deseables en la definición de la obra arquitectónica. La actual aproximación de las ciencias y de las humanidades a la teoría de sistemas para establecer marcos conceptuales integradores está en esta línea. La existencia de propiedades emergentes comunes en sistemas de distinta naturaleza, desde los organismos vivos hasta los sistemas sociales, permite realizar un análisis de la naturaleza y el significado de estas propiedades aplicadas al campo de la arquitectura. Propiedades como la complejidad, entropía, información y evolución de los sistemas son algunas de las más relevantes. Introducción © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
19 ARQUITECTONICS ma nos informan sobre su dimensión espacial y temporal, de su sencillez o de su complejidad. Los sistemas pueden contener elementos relacionados de distintas clases o de distinta naturaleza. b. Las partes de un sistema se relacionan entre sí La mayor parte de los sistemas no son homogéneos sino que presentan una asimetría funcional, espacial e incluso una asimetría temporal. En los sistemas se pueden reconocer subsistemas que presentan una relativa autonomía respecto al resto debido a la existencia de relaciones muy estrechas entre sus elementos y más laxas con los elementos del resto del sistema. Así, por ejemplo, un organismo presenta determinados subsistemas como son sus células: cada célula es un subsistema un funcionamiento bastante autónomo pero no desligado completamente del sistema que lo contiene. c. En los sistemas se pueden reconocer diferentes niveles de organización La definición de las propiedades de los elementos del sistema depende de los objetivos que el investigador se plantee para explicar su funcionamiento. Así, es posible ignorar ciertos niveles jerárquicos del sistema o subsistemas porque no son trascendentes. Por ejemplo, no es necesario considerar cómo es el metabolismo de los glúcidos del gerente de una empresa ni si prefiere el té o el café si lo que se quiere es describir el sistema de relaciones establecidas en la empresa para explicar los resultados económicos de su gestión. La experiencia del investigador da lugar a la elección de los elementos que son significativos en un campo semántico adecuado. Asimismo, el investigador escogerá determinadas relaciones establecidas sobre otras: aquellas que son importantes para resolver el problema que pretende estudiar. d. Las relaciones entre los elementos son de distinta naturaleza El número y tipo de relaciones entre los elementos del sistema son diferentes de un sistema a otro. Las relaciones pueden ser de causalidad, de reciprocidad mutua o de feed-back , pueden ser dependientes de la proximidad espacial y temporal, y pueden implicar o no a dos o más elementos de igual o distinta naturaleza material. El estudio de determinados circuitos de relaciones entre elementos da lugar a la emergencia de propiedades no determinables en un primer nivel de análisis. Además, las relaciones suelen cambiar con el tiempo, lo que produce la evolución del sistema. e. La organización de un sistema se manifiesta en su estructura Los sistemas presentan dos atributos fundamentales, una organización y una estructura. Por organización del sistema se entiende el conjunto de relaciones entre los componentes o partes del sistema que le confieren una identidad y unidad funcional. Nociones como diferenciación, orden jerárquico, dominancia, control o competencia intervienen en la organización interna de Los sistemas y sus propiedades emergentes © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
20 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente un sistema. La organización se puede entender como el corazón del sistema, en tanto que los cambios dinámicos que ocurren a lo largo del tiempo no modifican las relaciones fundamentales que le confieren su funcionalidad o sus resultados. Por estructura entenderemos la manifestación material en el espacio y en el tiempo de los componentes que están implicados en el funcionamiento y la organización del sistema. Un sistema puede modificar su estructura cambiando uno o más elementos por otros sin perder su identidad siempre que se mantenga su funcionalidad. En el caso de un sistema como las máquinas, éstas pueden ser construidas con distintos tipos de elementos y configuraciones para obtener un mismo resultado. Es decir, pueden existir diferentes estructuras para un mismo tipo funcional de sistema. La manifestación espacial de las relaciones entre los elementos es más o menos homogénea o asimétrica en función de lo complejo que sea el sistema. La distribución interna de sus partes sobre la base de las relaciones establecidas entre sus elementos determina la estructura del sistema. Esta estructura es cambiante en función de cómo evolucionan las relaciones internas del sistema. f. El sistema se relaciona con su entorno El sistema como un todo no se encuentra aislado sino que está inmerso en un entorno que presenta unas propiedades que definen las condiciones del contorno del sistema. El entorno del sistema puede ser descrito asimismo como un nuevo sistema que presenta unas influencias sobre el sistema que contiene. Tanto el medio ambiente del sistema como el sistema en sí se condicionan mutuamente como si se tratara de un proceso dialéctico. Figura1: Un sistema puede ser representado gráficamente como un conjunto de elementos de distintos tipos que presentan relaciones específicas de naturaleza asimétrica en las distintas partes del sistema. El sistema presenta, además, relaciones con su entorno. g. Los sistemas evolucionan en el tiempo Las relaciones entre los elementos del sistema son a menudo tempo- © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
21 ARQUITECTONICS Los sistemas y sus propiedades emergentes dN/dt = incremento del número de individuos en un tiempo t r = tasa de crecimiento de la población (idealmente un valor fijo) N = número inicial de individuos en cada momento K = capacidad de carga del medio (número máximo de individuos en unas condiciones ambientales dadas) Equación de Verhulst-Pearl dN/dt = r.N.(K-N)/K (K-N)/K factor que varía de 1 a 0 en función del número de individuos existente en cada momento. Dinámica de crecimiento de una población -1000 1000 3000 5000 7000 9000 11000 0714 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 tiempo número rales y presentan cambios en el tipo y en el número, con lo que recondicionan su estructura en cada momento. Así, por ejemplo, el crecimiento de distintos tipos de poblaciones desde las bacterias hasta la especie humana o también el número de publicaciones posibles en un campo disciplinario novedoso es inicialmente exponencial y se reduce luego hasta ciertos límites, determinados por un conjunto de factores (de alimento, espacio disponible, recursos, lectores potenciales,...). La comparación de los modelos matemáticos en cada tipo de sistema muestra un crecimiento inicial de tipo exponencial y una reducción progresiva que acaba en una estabilización del crecimiento. La representación gráfica de una de las características del sistema (número de individuos, de revistas publicadas,...) con relación al tiempo muestra una curva de tipo logístico que responde a una función matemática conocida. En estos casos emerge un modelo matemático interpretativo apto para los distintos sistemas, que presentan una formulación matemática similar y que ejemplifica cómo una propiedad del sistema cambia a medida que pasa el tiempo. Figura 2: Dinàmica de crecimiento de una población © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
22 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente Si se consideran los dos primeros factores de la ecuación se deduce que incialmente el crecimiento de las poblaciones es exponencial (dN/dt = r · N) de forma que la velocidad de crecimiento depende del potencial biótico o reproductivo de la especie considerada y del número inicial de individuos al inicio del periodo de tiempo considerado. Si se valora que en realidad el crecimiento está limitado por los recursos del ambiente físico-químico (espacio disponible) y biológico (alimento) de la población se explica que la curva presente un punto de inflexión que muestra un retardo en la velocidad de crecimiento. Por ello, el tercer factor de la ecuación (K-N)/K presenta valores que oscilan entre 0 y 1. Si N, el número de individuos preexis tente en ese momento, se acerca a K, entonces el factor tiene un valor próximo a 0 con lo cual no se produce crecimiento. En las fases iniciales el factor se acerca a 1 con lo cual nos acercamos al crecimiento exponencial. En realidad este modelo es una idealización puesto que ni la tasa de crecimiento r ni el valor de K son constantes ya depende de las condiciones del entorno. El resultado final es una curva en forma de S conocida como curva logística. h. Algunos sistemas presentan analogías que permiten clasificarlos en una misma categoría. La existencia de circuitos de relaciones en distintos sistemas que siguen una misma pauta y presentan unos parecidos resultados funcionales permite asociar estos sistemas a una misma categoría independientemente de la naturaleza física de los mismos. Las analogías pueden descubrirse en sistemas tan distintos como el de regulación de los precios del mercado en función de la oferta y la demanda o el sistema de regulación de la temperatura de una habitación por un termostato. Estos dos ejemplos son casos de sistemas de naturaleza bien distinta pero que presentan, en abstracto, un funcionamiento análogo y, por lo tanto, asociables a un mismo modelo de relaciones. Sistemas lineales y no lineales. ModelosSistemas lineales y no lineales. Modelos Sistemas lineales y no lineales. ModelosSistemas lineales y no lineales. Modelos Sistemas lineales y no lineales. Modelos El comportamiento de los sistemas reales se intenta explicar con el uso de modelos basados en principios o teorías científicas reconocidas. Los modelos son constructos teóricos que simplifican la realidad, aspecto que se debe tener en cuenta cuando se estudian sistemas reales. Por razones prácticas, en los modelos se utilizan interpretaciones reduccionistas que simplifican una propiedad compleja de la realidad (temperatura media de un cuerpo, estado de gas ideal, masa puntual, etc.). Por otro lado, los modelos derivan de teorías o principios científicos y significan una aproximación, adaptación o simplificación de estas teorías y principios. Por tanto, un modelo se encuentra a mitad del camino entre la teoría científica y la realidad. La cantidad y tipo de relaciones entre las partes o elementos son variables de unos sistemas a otros. Algunos presentan elementos fijos o predeterminados, como es el caso de las máquinas. Estos sistemas tienen una naturaleza determinista y pueden establecerse modelos matemáticos que mediante sistemas de ecuaciones expliquen su funcionamiento. En el extremo opuesto encontramos los sistemas de naturaleza estocástica, que presentan elementos o partes con conexiones débiles o fugaces, como es el © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
23 ARQUITECTONICS caso de un sistema formado por un gas confinado en un recipiente. Estos sistemas también pueden modelizarse utilizando la estadística y la termodinámica. Los sistemas naturales y sociales pertenecen a un grupo intermedio en el que se combinan partes o elementos más o menos fijos con otros, cambiantes. En la mayoría de casos se trata de sistemas muy complejos, de aquí que se resistan a ser descritos mediante formulaciones matemáticas sencillas. Los sistemas complejos pueden manifestarse en los distintos niveles de organización de la materia y evolucionan en el tiempo. Los sistemas simples basados en principios físicos bien conocidos no presentan excesivas dificultades para ser modelizados aunque esta tarea, como se ha dicho, siempre signifique una cierta simplificación de la realidad y una adaptación de los principios científicos al contexto concreto. Así, por ejemplo, se puede establecer un modelo que describa los vectores de fuerza implicados en los mecanismos de una bicicleta y su resultante o predecir la velocidad media o la presión que ejercen las moléculas de un gas que se calienta en un recipiente. En los sistemas simples se pueden reconocer relaciones causa-efecto. La velocidad de una bicicleta depende de la fuerza que se aplique a los pedales, la temperatura de una casa en invierno depende de la cantidad de energía consumida para calentarla o la renta obtenida depende del capital depositado en un banco y del interés fijo prometido. De forma esquemática, en estos sistemas la entrada ( input ) es la variable independiente que controla la salida ( output ) o variable dependiente según una función de proporcionalidad que relaciona las dos variables. Un aumento o disminución en el valor de la entrada produce un aumento o disminución proporcional en la salida. En este caso, se dice que las dos variables presentan una proporcionalidad directa. En otros un aumento en la entrada produce una disminución en la salida, entonces presentan una proporcionalidad inversa. De estos comentarios se deduce que una de las propiedades de los sistemas lineales es la proporcionalidad. En sistemas simples algo más sofisticados intervienen distintas variables que dan lugar a respuestas menos obvias. La renta obtenida por un capital depositado en un banco no depende tan sólo de la cantidad de dinero invertido sino también del tipo de interés y del tiempo. Sabemos que al calentar un recipiente con agua la temperatura que se obtiene depende directamente de la cantidad de calor aportada e inversamente, de la cantidad de líquido que se tenga que calentar. La existencia de distintas variables no impide saber cómo se comportará el sistema puesto que se puede diseccionar en un conjunto de ecuaciones, una para cada variable, que relacionan esta variable con todas las demás. De aquí se deduce una segunda propiedad de los sistemas lineales, la superposición de variables. Un sistema que presenta n variables interdependientes se dice que tiene dimensión n. Se dice que los sistemas de dimensión pequeños son sistemas simples, mientras que los de dimensión n grandes son sistemas complejos. Los sistemas y sus propiedades emergentes © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
24 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente En los sistemas de dinámica lineal se pueden establecer modelos matemáticos que, mediante una ecuación o un sistema de ecuaciones, describen el comportamiento del sistema con el paso del tiempo. Estos modelos permiten, realizar predicciones del comportamiento del sistema en el futuro, conocidas las relaciones matemáticas existentes de las variables que intervienen. Muchos procesos productivos y máquinas son sistemas de dinámica lineal. La mayoría de modelos que explican el comportamiento de la materia en un mundo físico-químico están basados en ecuaciones lineales. En algunos de estos sistemas, por ejemplo en las máquinas y los sistemas productivos, es posible ejercer un control estableciendo determinadas condiciones para las variables que intervienen. Estos comentarios tan meridianos han sido necesarios para poder introducir el concepto de sistema de dinámica no lineal. En estos sistemas la relación entre variables se describe, de ser posible, mediante ecuaciones no lineales (exponenciales, logarítmicas o de otros tipos más complicadas). En estos sistemas no son aplicables los principios de proporcionalidad y de superposición vistos para los sistemas de dinámica lineal. No cumplen el principio de proporcionalidad porque un pequeño incremento del valor de entrada en el sistema puede dar lugar a una salida muy drástica y a veces de valor imprevisible, incluso de naturaleza caótica. Tampoco es aplicable el principio de superposición porque no es posible seguir la estrategia determinista de dividir el sistema en sus partes para establecer las funciones que relacionan las variables que están en juego. Los sistemas de dinámica no lineal están compuestos por distintos elementos, partes o subsistemas que interactúan de una forma compleja y asimétrica. El comportamiento de las redes neuronales del cerebro o la dinámica del crecimiento de una población natural son típicos prototipos de sistemas de dinámica no lineal. Éstos presentaban propiedades específicas como son la capacidad de autoorganización, la ocurrencia de cambios bruscos en el sistema, la formación de ondas periódicas en la respuesta de pares de variables y, en algunos sistemas, comportamientos caóticos imprevisibles. La construcción de modelos de sistemas reales de tipo complejo es una tarea complicada porque existen no pocas dificultades instrumentales. Uno de los problemas es identificar los límites del sistema, qué es lo que se incluye en el modelo y lo que no. Los sistemas reales son a menudo sistemas abiertos que presentan intercambios con el exterior. Factores que en principio pueden considerarse externos pueden tener una gran influencia en el sistema en un momento determinado. Otra dificultad deriva del desconocimiento que se tiene de la historia del sistema, lo que condiciona asimismo su modelización. Y, por último, muchos sistemas reales son poco conocidos puesto que el conocimiento teórico es aún insuficiente, lo que tiene consecuencias para identificar las relaciones existentes en el interior del sistema. En la práctica los siste- © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
25 ARQUITECTONICS mas reales se toman como sistemas cerrados y se simplifican lo necesario para que puedan ser modelados reduciendo el sistema a un número de dimensiones manejable. Esta táctica ha tenido un cierto éxito para modelar el comportamiento dinámico de algunos sistemas reales. Sistemas simples y complejosSistemas simples y complejos Sistemas simples y complejosSistemas simples y complejos Sistemas simples y complejos Los sistemas pueden clasificarse atendiendo a diversos criterios. Uno de ellos es el nivel de apertura del sistema. En este sentido los sistemas pueden clasificarse en sistemas abiertos y cerrados. Los sistemas cerrados no presentan ningún intercambio con el entorno. La mayor parte de los sistemas físicos y naturales son, sin embargo, sistemas abiertos ya que presentan intercambios de materia y energía con su entorno. Se ha de decir que los intercambios de materia pueden considerarse equivalentes a los intercambios de energía puesto que se puede considerar la materia como una forma de energía interna acumulada en un soporte material como, por ejemplo, la energía de enlace químico de la materia. Otra forma de clasificar los sistemas consiste en diferenciarlos entre sistemas simples y complejos. Los sistemas complejos se pueden encontrar en los distintos niveles de organización biológica, desde los sistemas bioquímicos de las células hasta la biosfera en su conjunto. También es posible descubrirlos en sistemas no biológicos como la hidrosfera, en la atmósfera o en los distintos niveles de sistemas geológicos y también en las organizaciones sociales. En todos los casos se trata de sistemas abiertos con entradas y salidas de materia y energía y que presentan dinámicas no lineales. Estos sistemas a menudo se encuentran incluidos en sistemas más amplios o generales, como si se tratara de un juego de cajas chinas no idénticas. En los sistemas se reconocen relaciones entre los elementos a modo de circuitos reguladores. Uno de los más frecuentes es el circuito cibernético de retroalimentación o de feed-back negativo. En este circuito el estado de un elemento modifica el comportamiento de un segundo y el estado del segundo modifica el comportamiento del primero. Un ejemplo de este mecanismo regulador puede evidenciarse en el comportamiento de los precios según la oferta y la demanda en el mercado o las relaciones entre el promotor y el arquitecto en la concreción del proyecto. En un sistema se pueden descubrir una gran variedad de circuitos que implican a más de dos elementos. El resultado de este conjunto de relaciones es el que confiere la funcionalidad del sistema como un todo, resultado que no es posible obtener a partir de una parte aislada del sistema. Los sistemas muestran comportamientos que derivan de su configuración pero, además, presentan una serie de propiedades no estrictamente funcionales. Se trata de una serie de características emergentes de alto nivel que no están asociadas específicamente a ninguna de las Los sistemas y sus propiedades emergentes © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
26 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente partes y que resultan del conjunto del sistema3. De entre estas propiedades emergentes se destacarán más adelante las referidas a la complejidad, la entropía, la información y la evolución de los sistemas. I.2 ComplejidadI.2 Complejidad I.2 ComplejidadI.2 Complejidad I.2 Complejidad Los sistemas físicos simples se caracterizan por el hecho de que el estado de una parte es independiente de otra. Una molécula en el seno de un gas encerrado presenta una posición y velocidad independiente del resto de moléculas. Aquí el azar y la entropía o desorden rigen el sistema y se puede describir el modelo del sistema estadísticamente. Por el contrario, un cristal donde las moléculas tienen una posición fija que deriva del establecimiento de enlaces químicos presenta un alto estado de orden pero no es complejo puesto que no es heterogéneo y es fácil establecer un modelo que describa el sistema. La propiedad de simetría del cristal permite describir una parte a partir de otra. En el caso del gas encerrado también se produce simetría puesto que en cualquier parte del sistema las medias de velocidades de las moléculas o la energía cinética de éstas son estadísticamente iguales que en otras partes. La complejidad de un sistema está relacionada con el número de elementos que contiene y con el número de relaciones establecidas entre estos elementos. La complejidad también depende de la propia complejidad de sus elementos así como de la complejidad de las interacciones establecidas entre ellos, dependiendo del carácter lineal o no lineal de estas interacciones. La mayor parte de sistemas naturales y sociales son sistemas complejos. Cuantas más partes se distingan en el sistema más complicado será el modelo que sea capaz de describir el sistema y más esfuerzos serán necesarios para llegar a caracterizarlo. Edmonds (1996)4 afirma que la complejidad necesariamente depende del lenguaje usado para modelar el sistema. De aquí que la complejidad de los sistemas reales no permita el establecimiento de modelos precisos que tengan una capacidad predictiva. Los modelos de sistemas económicos, por ejemplo, permiten describir a grandes rasgos las tendencias y factores implicados en la economía sin llegar a determinar en qué momento se debe hacer una inversión y cuánto se ganará con ella. Estas imprecisiones no deben hacer desestimar la conveniencia de desarrollar estos modelos ya que, aunque imperfectos desde el punto de vista predictivo, presentan una utilidad explicativa o descriptiva de la realidad, expresando tendencias sin resolver con precisión situaciones determinadas. Por otro lado, la formulación matemática de los sistemas no es el único tipo de formulación posible puesto que se pueden usar otros instrumentos de explicación y de predicción como la teoría de la información, la cibernética, y los modelos estocásticos entre otros. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
27 ARQUITECTONICS Tabla 1: Algunas propiedades de los sistemas simples y complejos. Los sistemas complejos siguen el sistema siempre que la cantidad de energía entrada no sea superior a la energía empleada en la relación de los elementos internos del mismo. Se ha dicho que la complejidad de los sistemas se encuentra en algún punto entre la entropía absoluta y el orden perfecto, entre el orden y el desorden. Además se caracterizan por que en éstos se produce una rotura de la simetría puesto que el conocimiento de una parte no permite decir cómo serán las restantes. Los sistemas complejos son, además, entes de naturaleza dinámica. La complejidad de un sistema no es estática ya que determinados procesos internos van alterando la complejidad en el tiempo. Los procesos que se producen en el sistema pueden dar lugar a una mayor diferenciación de sus partes o, por el contrario, a su integración siempre que se incrementen el número de relaciones entre estas partes. La complejidad funcional es el resultado de procesos de diferenciación e integración considerados en el transcurso del tiempo. Por otro lado, se dice que la complejidad estructural del sistema es el resultado de los cambios producidos por diferenciación o integración en las dimensiones del espacio tridimensional. Otro aspecto que se debe tener en cuenta es la importancia de la escala espacial o temporal considerada en la determinación de la complejidad de un sistema. Un sistema, a una escala espacial dada, puede aparecer como complejo, pero esta complejidad desaparece aparentemente al aumentar la escala a la que es observado. Es por ello que las escalas espacial y temporal deben ser consideradas como una nueva dimensión equivalente a las tres dimensiones del espacio o al tiempo. Se dice que un sistema presenta una complejidad estructural de tipo jerárquico si se aprecian distintas manifestaciones de la complejidad en diversas escalas de observación. El cuerpo humano considerado desde las moléculas, células, tejidos, órganos,… hasta como totalidad, muestra diferentes niveles de complejidad a las diferentes escalas y se produce una rotura de la simetría si se comparan entre ellas. Por el contrario, un fractal presenta la misma complejidad en las diferentes escalas espaciales a las que es obserLos sistemas y sus propiedades emergentes PROPIEDADES Sistemas simples termodinámicos Sistemas complejos autoorganizados equilibrio termodinámico tienden a un estado estacionario (el de máxima entropía) se mantienen alejados del equilibrio termodinámico (a un nivel de baja entropía) fluctuaciones poco amplias amplias estabilidad alta alta pero examinada constantemente efecto de las perturbaciones (entradas de energía) más desorden (más entropía) desestructuración inicial y más orden posterior (mediante segregación de entropía al entorno) (*) © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
28 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente vable ya que las pautas de su contorno, por ejemplo, se repiten sin producirse una rotura de la simetría a los distintos niveles. De forma similar, se dice que un sistema presenta una complejidad funcional de tipo jerárquico si en las distintas escalas temporales consideradas presenta unas características funcionales diferentes con rotura de simetría; es decir, que su funcionalidad es cambiante en las distintas escalas temporales consideradas o simplemente, que la complejidad del sistema evoluciona en el tiempo. La sucesión de estados en un sistema complejo que ha presentado un aumento de su complejidad funcional en distintos periodos discretos de tiempo o fases manifestarán esta complejidad funcional jerarquizada. En la modelización de un sistema es necesario establecer límites en los niveles de la estructura que sean significativos para su descripción. En muchos casos no tiene sentido describir la estructura del universo ni la de las partículas subatómicas para describir la complejidad de un sistema. Se dice que un nivel es de estructura cerrada si los niveles inferiores no son significativos para el modelo. Por ejemplo, en un edificio es indistinta la composición química del cemento a no ser que condicione alguna propiedad de los niveles de estructura superiores. Niveles de jerarquía y escala de los sistemas complejosNiveles de jerarquía y escala de los sistemas complejos Niveles de jerarquía y escala de los sistemas complejosNiveles de jerarquía y escala de los sistemas complejos Niveles de jerarquía y escala de los sistemas complejos En los sistemas complejos se pueden distinguir distintos niveles de estructura, organizados jerárquicamente. En un ecosistema, por ejemplo, podemos fijarnos en distintos niveles jerárquicos, como son las poblaciones tomadas individualmente, o bien estudiar otros niveles de estructura del ecosistema, como son el circuito establecido entre una presa y un depredador, la relación entre dos especies que compiten por una tercera especie presa, la comunidad biológica formada por las distintas poblaciones en interacción en la red trófica, o, finalmente, podemos fijarnos en el ecosistema como un todo, considerando la comunidad y los factores ambientales. Para comprender cómo cambia un sistema a lo largo de la historia o descubrir la heterogeneidad de su estructura en el espacio se seleccionan respectivamente escalas temporales y espaciales adecuadas. En principio la escala espacial o temporal escogida es independiente del nivel o niveles jerárquicos del sistema que se pretendan estudiar. La extensión de la escala espacial viene limitada por las propias dimensiones del sistema. Por su lado, la escala temporal tiene sus límites en la persistencia del sistema en el tiempo. Si bien las escalas y los niveles son en principio independientes, es cierto que para estudiar la evolución temporal de un determinado nivel será necesario tomar un tiempo de referencia adecuado para que sea observable su evolución. Una escala temporal amplia, de decenas de años, suele utilizarse para estudiar la sucesión de un ecosistema terrestre como un bosque. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
35 ARQUITECTONICS geno y abrió la puerta a la ocupación biológica de los continentes gracias a la formación de la ozonosfera, capa gaseosa capaz de filtrar las radiaciones solares ionizantes que antes imposibilitaba la colonización de la tierra firme. Los registros fósiles reflejan que la diversidad de formas biológicas ha aumentado constantemente a pesar de las diversas extinciones masivas acaecidas a lo largo de la era secundaria debidas ya sea a cambios climáticos, al impacto de asteroides, a cambios en la polaridad del magnetismo terrestre o a la incidencia excesiva de radiaciones solares ionizantes. Así, el número de familias de animales marinos contabilizadas en los fósiles a lo largo del eón Fanerozoico (desde hace unos 600 millones de años) aumenta desde unas pocas decenas hasta las actuales 1.900 familias que se han podido inventariar por el momento. A lo largo de este recorrido histórico se deduce un aumento de la complejidad de la biosfera y aumento progresivo de formas de vida, y de la diversidad de organismos vivos que la ocupan. Todo parece ordenarse de forma que la energía y el caos material inicial se transforman en orden y estabilidad en contradicción aparente con el segundo principio de la termodinámica. La corriente de pensamiento neo darwinista defiende que, efectivamente, la vida y es progreso, que la evolución ha tendido siempre de lo simple a lo complejo, de una mayor dependencia a una relativa independencia de los organismos respecto a su entorno, a una mayor autonomía de los individuos, al desarrollo de un sistema nervioso y de órganos sensoriales más y más complejos que permiten una mejor supervivencia y finalmente a una mayor conciencia8. En el fondo de este problema reside un debate sobre el sentido de la evolución de la vida como una forma de progreso. Las corrientes que difieren de los neo-darwinistas defienden que no existe tal progreso en la evolución, puesto que el organismo actual simple, como un protozoo, ha seguido un proceso evolutivo largo y complejo basado en mecanismos parecidos que no lo hace inferior, evolutivamente hablando, de otros animales que se dice que son «altamente» evolucionados, como serían los vertebrados o el propio hombre. Los resultados son diferentes en un caso y otro debido a las restricciones del entorno, restricciones relacionadas con la función ecológica de cada especie en el nicho que ocupa en su ecosistema. De hecho la memoria acumulada en el acervo genético de cada organismo es de tal magnitud que permite en muchos casos la adaptación a situaciones cambiantes un tanto imprevistas. La existencia de cambios accidentales en la Tierra, debidos a cataclismos, como la caída de asteroides o las glaciaciones, no ha dado lugar a la extinción de la vida sino a la adaptación por selección natural de las formas de vida preexistentes a las nuevas condiciones impuestas, adaptación que es posible por la existencia de una información genética acumulada a lo largo de la evolución y por el propio mecanismo de selección natural que hace manifestable esta evolución. Buena parte de la Los sistemas y sus propiedades emergentes © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
36 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente información genética de los genomas de los seres vivos es una información aparentemente inútil, de carácter retórico o barroco. En realidad esta información puede manifestarse en situaciones cambiantes, lo que explica la adaptabilidad de la vida a los cambios históricos que se han producido en la Tierra a lo largo de su accidentada historia. En situaciones de estabilidad, cada animal o vegetal tiene restringidas las posibilidades de evolución de forma que, de entre las diferentes potencialidades de expresión de su genotipo, se muestran solo algunos fenotipos9, aquellos más adecuados al entorno que les ha tocado vivir, un entorno definido por las restricciones impuestas por otros organismos del ecosistema e incluso por los de su misma especie, en unas condiciones ambientales más o menos determinadas. La evolución se manifiesta y se acelera con los cambios y las perturbaciones de los ecosistemas y se muestra de forma muy restringida en situaciones de estabilidad. La evolución no tiende a producir formas más altamente organizadas sino formas diferentes adaptadas a un entorno determinado10 , sin perder por ello totalmente la memoria de situaciones pasadas. En contra a este posicionamiento se encuentran los evolucionistas progresistas11. Según esta corriente la evolución tiene una dirección y es progresiva en el sentido que la evolución ha dado lugar a formas cada vez más complejas y mejor adaptadas a las condiciones cambiantes en la Tierra. La base de esta evolución es la selección natural pero uno de los mecanismos que explican la gran diversidad de seres vivos es la cooperación, en el caso de asociaciones de formas próximas, y la simbiosis en las de distintas especies. Los sistemas vivos, a diferentes escalas tienden a asociarse para obtener un beneficio mutuo que las hace más competitivas y adaptables al medio. En la cúspide de este proceso el hombre sigue esta misma tendencia puesto que los procesos de cooperación intraespecífica han sido los que han permitido la evolución social y la creación de bienes y servicios. Tal vez el mayor logro de la evolución es la aparición de una especie que es consciente del sentido de la misma y, por tanto, su comprensión permitirá, quizás regularla en el futuro. Criticalidad organizadaCriticalidad organizada Criticalidad organizadaCriticalidad organizada Criticalidad organizada Los sistemas complejos que se autoorganizan en el transcurso del tiempo y consiguen un cierto grado de madurez se dirigen a un estado no estático en el que se suelen ir produciendo cambios en sus partes. A este estado se lo ha denominado estado crítico de criticalidad autoorganizada. Estos cambios producen un rejuvenecimiento de las partes que tienden bien a autoorganizarse siguiendo las tendencias generales del sistema, bien a adquirir una estructura cíclica de cambios en la parte modificada o bien a dar lugar a cambios generales en todo el sistema. De aquí que se trate de un estado crítico. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
37 ARQUITECTONICS En los bosques templados y tropicales se han descrito fenómenos de autotala según los cuales la muerte de árboles adultos da lugar a la generación de claros que rompen la continuidad del estrato arbóreo. En los espacios abiertos se producen cambios ambientales, como una mayor irradiación solar cerca del suelo, que se traduce en una serie de cambios en la flora subyacente a modo de microsucesiones. El fenómeno de autotala significa un rejuvenecimiento para todo el sistema y la creación de una nueva heterogeneidad espacial y funcional en el bosque. La introducción de una nueva especie por ejemplo, de tener éxito, puede significar un nuevo estado crítico para todo el sistema que signifique la reestructuración del conjunto del ecosistema. Al estudiar los fenómenos de autotala se ha observado que el tamaño de los claros no es siempre igual. Son más frecuentes los claros de pequeño tamaño que los mayores y además la frecuencia en la distribución por tamaños de los claros sigue una función no lineal, del tipo potencial negativa F(t) = k·t -r , donde t es el área o tamaño de cada claro observado experimentalmente, F(t) la frecuencia observada de cada tamaño y k y r son constantes relacionadas con el tipo de bosque considerado. La representación de los logaritmos de las áreas respecto a las frecuencias permite el trazado de una recta de regresión de pendiente r. Sistemas sociales como sistemas complejosSistemas sociales como sistemas complejos Sistemas sociales como sistemas complejosSistemas sociales como sistemas complejos Sistemas sociales como sistemas complejos Uno de los aspectos problemáticos de la aplicación de la teoría general de sistemas es si estas propiedades transversales descubiertas en distintos sistemas pueden ser aplicados a los sistemas humanos o en campos profesionales vinculados a éstos como el de la arquitectura. Las objeciones a un tipo de planteamiento sistémico en estos campos derivan de la propia complejidad de este tipo de sistemas, lo que hace difícil el establecimiento de modelos y, por tanto, su utilidad práctica. Por otro lado se ha afirmado que la aplicación de la teoría de sistemas a los sistemas humanos supone una visión determinista y totalitarista del mundo ya que entiende al hombre como un ser inmerso en las organizaciones sociales como si se tratara de células que forman parte de órganos que a su vez pertenecen a un gran supersistema como es el estado. Este tipo de interpretaciones generalistas son en realidad analogías vagas y superficiales de naturaleza organicista, carentes de una base suficiente como para permitir establecer los isomorfismos necesarios para que puedan ser aplicados en el sistema social. En las sociedades humanas se pueden establecer diversos niveles de sistemas de diferente orden jerárquico y de extensión muy variable, aplicados a fenómenos específicos. Determinadas actividades sociales pueden ser entendidas como sistemas en los que intervienen una serie de elementos en interacción que en conjunto presentan unos resultados diferentes de lo esperable por la actividad individual de sus elementos. Los sistemas y sus propiedades emergentes © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
38 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente La tensión que se produce entre la creatividad artística y el supuesto determinismo que se asocia a la teoría de sistemas, a nuestro entender, carece de fundamento. El conocimiento de la naturaleza de los sistemas naturales y del sistema ecosocial permite al diseñador aplicar un marco teórico o conceptual a su obra para hacerla transcendente. Con ello no se defiende un utilitarismo a ultranza de la creación artística, puesto que determinadas realizaciones artísticas pueden presentar una información de naturaleza retórica y barroca que no tiene una utilidad práctica pero que, sin embargo, representa una información conceptual relevante. La sabiduría del artista reside en su capacidad para realizar un constructo que conjugue adecuadamente el conocimiento empírico del mundo con un mensaje que se quiere transmitir. Como ocurre en los ecosistemas, los sistemas humanos aparecen como extremadamente complicados. Buena parte de la ecología teórica actual presenta una formulación de naturaleza holística que enraíza con los planteamientos propios de la teoría general de sistemas. Esta labor es muy complicada puesto que muchos fenómenos naturales presentan una resistencia a ser modelados porque son muy complejos, no sólo por el papel que puedan tener en ellos el azar y el caos determinista, sino también por la gran cantidad de variables e interdependencias internas no lineales y de naturaleza asimétrica que presentan los ecosistemas. Estas dificultades pueden desanimar los intentos de modelización de los fenómenos biológicos y humanos. Desde aquí opinamos que, como ocurre en la ecología, las escuelas de base reduccionista deberían convivir con los holistas durante un cierto tiempo y nutriéndose mutuamente. La revolución en la capacidad de tratamiento de la información tal vez permitirá la transmutación de los logros de los planteamientos reduccionistas a la teoría general. Algunos aspectos funcionales de los sistemas sociales presentan circuitos de regulación que pueden ser integrados en modelos descriptivos. Las más de las veces estos modelos consiguen llegar a un nivel descriptivo de tipo cualitativo por el hecho de que es muy difícil estandarizar las funciones implicadas en las relaciones entre los elementos. Un ejemplo de ello es la regulación de retroalimentación positiva que presenta el tráfico en las ciudades12 . Se trata de una regulación desestabilizadora ya que los problemas del tráfico se traducen en un aumento del número y de las dimensiones de los viales y calles destinadas al tráfico. Las nuevas facilidades producidas para el tráfico dan lugar de nuevo a un aumento del número de vehículos que circulan. Como resultado de las congestiones producidas por el aumento de vehículos las autoridades amplían una vez y otra la capacidad viaria, mecanismo que se ha ido reproduciendo en la mayor parte de las ciudades del mundo. Sólo los problemas derivados de la congestión, como la contaminación atmosférica, el ruido, el estrés y los accidentes, podrían jugar en contra de esta tendencia; sin embargo, no parecen constituir factores suficientes. Parece necesario el establecimiento de © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
39 ARQUITECTONICS regulaciones a niveles jerárquicos superiores que limiten esta tendencia a modo de control desde fuera del sistema como condiciones del contorno del mismo. Los sistemas y sus propiedades emergentes Hinterland ciudad Restricciones externas al tráfico Extensión de la red viaria Nivel de congestión del tráfico Negocios Número de vehículos Número de habitantes de la ciudad Desarrollo periurbano (ciudad difusa) Negocio inmbobiliario Total de Km recorridos Calidad del transporte público Impuestos de circulación Gravedad de la polución del aire, ruidos, accidentes,... Acciones de gobierno local y regional Restricciones de la ordenación territorial (-) (+) (+) (-) (+) (+) (+) (+) (+) (-) (+) (+) (-) (+) (+) ( - ) ( + ) (+) (-) (+) © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
40 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente I.3 La EntropíaI.3 La Entropía I.3 La EntropíaI.3 La Entropía I.3 La Entropía Entropía termodinámicaEntropía termodinámica Entropía termodinámicaEntropía termodinámica Entropía termodinámica El interés de esta característica de los sistemas es que nos permite conocer el grado de estructuración de un sistema. Su interés concierne a diferentes campos del conocimiento, desde la física cuántica a la cosmología pasando por las ciencias naturales y las humanidades. El término se originó en el contexto de la termodinámica. La interacción de la materia con la materia conduce a unas pérdidas energéticas que se describen con el término de entropía. La entropía es la energía residual que, por ejemplo en una máquina, no puede ser usada para producir trabajo. Cualquier proceso en el que se produce un flujo de energía conduce a una pérdida de una parte de la misma, a la que denominamos entropía. Desde el punto de vista termodinámico, en un sistema abierto, el aumento de energía interna del sistema es posible si es cedida desde el entorno que rodea el sistema. Esta es una manera de expresar la ley de la conservación de la energía que constituye el llamado primer principio de la termodinámica, según el cual la energía no se crea ni se destruye sino que sólo se transforma. Este principio imposibilita la existencia de máquinas de movimiento continuo que no presenten un aporte externo de energía. Un segundo concepto importante es el de entropía termodinámica de un sistema, entendida ésta como una forma de energía. Este concepto deriva del segundo principio de la termodinámica, principio enunciado por Sadi Carnot a principios del siglo XIX. Según éste, un sistema cerrado, en el que se hace incidir una cierta cantidad de energía, reacciona pasando a un estado que presenta una mayor energía interna (útil para producir trabajo por ejemplo)13 . Inversamente, un sistema que presente un alto contenido de energía interna puede ceder parte de su energía pasando a otro estado con menor contenido de energía interna. Estas pérdidas pueden producirse de diversas maneras, por ejemplo porque se pierde calor o se produce trabajo. Los físicos preocupados por el funcionamiento de máquinas térmicas como la maquina de vapor, observaron que en ningún caso una máquina podría obtener rendimientos del 100%. Si bien toda la energía disponible puede traducirse en calor, no es posible convertir todo el calor en trabajo. El trabajo mecánico máximo que podría producir una máquina se obtiene a partir de la energía libre del sistema (DG), que es precisamente el tipo de energía que puede transformarse en trabajo. La energía libre resulta de restar a la energía total inicial disponible (entalpía, DH) una cantidad de energía no utilizable para realizar trabajo o entropía (DS). No se puede traducir en trabajo porque esta energía se invierte en producir desorden molecular en este sistema material. Se sabe, además, que la cantidad de energía no utilizable aumenta con la temperatura absoluta del sistema (T·DS). El segundo principio de la termodinámica se puede resumir entonces con la expre- © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
41 ARQUITECTONICS sión DG = DH-T·DS. El concepto de entropía se puede extender a sistemas termodinámicos que no producen trabajo. Imaginemos un sistema formado por una piedra caliente que se sumerge en agua fría. La piedra, al estar más caliente, da lugar a un flujo de calor que va de la piedra al agua (nunca al revés) hasta que las temperaturas de la piedra y el agua se igualan. En este proceso la entropía (el desorden molecular) del agua aumenta mientras que la entropía de la piedra disminuye. Conocidas las temperaturas iniciales de la piedra y del agua y la temperatura final del agua se puede cuantificar el aumento de entropía en el agua calculando la cantidad de calor (en calorías) captado por el agua, que ha hecho aumentar la temperatura del agua en un grado centígrado. Si la entropía disminuye de una parte para aumentar en la otra, nótese que el balance o la variación de la entropía del sistema piedra-agua será cero. En otra situación podemos encontrar sistemas abiertos en condiciones iniciales de entropía nula. Así, por ejemplo, tal como ya formuló el físico cuántico Max Plank, un sólido cristalino que se encontrara (de poder ser) en el cero absoluto de temperatura (a -273ºC o 0 ºK, grados Kelvin) presentaría un orden perfecto y por tanto un valor de desorden o de entropía nula. Si este cristal absorbiera calor del entorno entonces se produciría un mayor desorden molecular y, por tanto, un aumento de su entropía que se manifestaría en forma de vibraciones moleculares y desestructuración y rotura de la estructura cristalina, tanto más importante cuanto más energía se hubiera absorbido. La entropía puede ser entonces considerada como una medida del desorden interno de un sistema material. Este fenómeno de producción de entropía se da en cualquier sistema material, tanto en las máquinas, como en los ecosistemas, como también para el conjunto del universo. A finales del siglo XIX el físico austríaco Ludwig Boltzmann amplió la aplicación del concepto de entropía a un contexto no estrictamente termodinámico. En un sistema formado por un gas encerrado en un recipiente, la entropía podía medirse a través de la media de la energía cinética de las moléculas del gas: era una forma de medir su actividad de traslación o movimiento como expresión del desorden, sin considerar en este caso los flujos de calor con el entorno. La teoría cinético-molecular de los gases explica que en su seno se producen distintos movimientos: de traslación, de rotación de las moléculas y de vibración de los átomos que forman parte de cada molécula de gas, choques elásticos entre moléculas y con las paredes del recipiente (lo que produce una cierta presión) y fuerzas atractivas y de repulsión, más o menos intensas según sea la densidad del gas encerrado. Si bien las velocidades de las moléculas son del orden de varios centenares de metros por segundo, el libre recorrido medio de una molécula, antes de producirse un choque con otra molécula de gas, es muy pequeño y esta distancia depende de lo enrarecido que se encuentre el mismo. Boltzmann amplió el concepto de entropía como una medida de la Los sistemas y sus propiedades emergentes © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
42 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente energía que se invierte en este caos molecular, como resultado de la energía cinética que tienen las moléculas del gas. En este contexto cabe entender la entrada de calor en este sistema como una energía que se transforma en energía mecánica, que es responsable de los movimientos de las moléculas, energía irrecuperable de no existir un ingenio que aproveche este movimiento. Así, se sabe que la energía cinética media de traslación de las moléculas es proporcional a la temperatura del gas, siendo esta energía de traslación tanto más intensa cuanto más alta sea su temperatura14 . En el caso de una máquina una parte de la energía cinética de las moléculas (la entalpía libre) se puede transformar, mediante mecanismos adecuados, en trabajo y reducir así su energía interna a un determinado nivel. El resto de energía que no ha podido transformarse en trabajo es la entropía residual de la máquina, entropía que es la responsable del desorden molecular no aprovechado en trabajo. Entropía no estrictamente termodinámicaEntropía no estrictamente termodinámica Entropía no estrictamente termodinámicaEntropía no estrictamente termodinámica Entropía no estrictamente termodinámica Los trabajos de Boltzmann fueron más allá puesto que estableció un modelo de entropía basado en la mecánica estadística. En este modelo analizaba qué sucede al mezclar dos gases que se encuentran a la misma temperatura sin considerar ninguna transmisión de calor entre ellos. Los dos gases por separado presentan un cierto nivel de desorden (entropía) caracterizado por la energía cinética media de las moléculas para cada gas. En cada caso el desorden se puede definir por la probabilidad de tener una posible ordenación considerando todas las moléculas de gas conjuntamente. Una fotografía de las moléculas nos mostraría una de sus posiciones de entre todas las posibles. La probabilidad de encontrar esta posición es uno dividido por el número de todas las posibilidades de posición. La mezcla de los dos gases significa un aumento de las ordenaciones posibles, un aumento de la entropía sin que en este caso se produzca una transmisión de calor. Así, en el modelo de Boltzmann la entropía es el número de ordenaciones posibles de las moléculas de los gases. Un físico teórico de nuestros tiempos, Richard Feynman, profundizó esta perspectiva de base probabilística. Definió la entropía utilizando un ejemplo esclarecedor. Imaginemos que dos partes pequeñas del espacio se encuentran separadas y que una parte contiene moléculas blancas y la otra moléculas negras. Si pasamos algunas moléculas blancas de una parte a la otra, tendremos que, estadísticamente, en la parte que recibe moléculas, el número de ordenaciones posibles aumenta, mientras que en la parte que las pierde, disminuye. Hemos de preguntarnos de cuántas maneras distintas se pueden situar las moléculas blancas respecto a las negras. Feynman propuso que la entropía se calculara mediante el logaritmo de este número de posibilidades de ordenación, como un número abstracto, sin necesidad de utilizar unidades físicas. En al figura se representa un sistema de diez partículas (que imagina- © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
43 ARQUITECTONICS remos numeradas del 1 al 10) en el que se muestra la tendencia del sistema a obtener un estado estable con un valor máximo de entropía. En el estado representado a la izquierda se presenta más orden o estructura puesto que se produce un reparto diferenciado de partículas entre las partes A y B, y el número de ordenaciones posibles es reducido (P = N! / (na!·nb!)). En la parte derecha, el número de ordenaciones posibles aumenta. El sistema tiende a un estado de máxima entropía, valor que está relacionado con el número de ordenaciones posibles. Un número elevado de ordenaciones está relacionado con el desorden (con la entropía) ya que son muchos los estados posibles del sistema. El valor de entropía se puede hacer proporcional al logaritmo neperiano del número de ordenaciones P según la expresión S = k· ln P. Como el estado de máxima entropía de un sistema es el más probable al ser el más estable, la probabilidad de las diferentes ordenaciones no es la misma ya que en principio un sistema organizado tiene menos probabilidad de existir que uno desorganizado. De aquí que se pueda vincular la anterior expresión a la formulada por Shannon, en la cual se considera esta diferente probabilidad: S = -k · S pi·log pi donde pi son las probabilidades para cada suceso y pi·log pi las probabilidades Número de ordenaciones P = N! / (na!·nb!) en general P = N! / Πni! n(a) n(b) ordenaciones P 9 1 10 8 2 45 ...... ...... ....... 5 5 252 Los sistemas y sus propiedades emergentes A A B B x Figura 4: Noción de entropía basada en la mecánica estadística de Boltzmann. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
44 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente condicionadas de cada suceso. En la parte izquierda de la figura el cambio de compartimento de una partícula es más probable en un sentido que en el otro. Se trata de un suceso muy probable y la información que aporta el suceso puede reducir la incertidumbre. En la parte derecha, en el estado de máxima entropía, el paso de A a B es igualmente probable. En este caso la incertidumbre es muy alta y por tanto la función de entropía de Shannon es máxima, ya que esta función nos define el grado de incertidumbre de un sistema. En el caso contrario, cuando hay un repartimiento asimétrico de las partículas unos sucesos serán mucho más probables que otros, de forma que la incertidumbre se reduce como también la entropía. De todo ello se deduce que la entropía (el desorden) y la incertidumbre (la diferente probabilidad de los sucesos) son conceptos equivalentes. Esta nueva acepción del concepto difiere esencialmente del concepto termodinámico puesto que en un sistema la entropía estadística calculada depende de la escala o de las dimensiones del sistema considerado, mientras que en su sentido termodinámico el valor de entropía se expresa en términos relativos, de forma que su valor es el mismo independientemente de las dimensiones del sistema. Claude Shannon afirmó que las coordenadas usadas en la medida de los sistemas son importantes ya que el nivel de entropía puede cambiar según el sistema de referencia que se utilice. Estas constataciones han dado lugar a la segregación de los dos conceptos de entropía: el de la denominada por algunos autores entropía lógica y el de la entropía estrictamente termodinámica. El concepto de entropía junto con la mecánica estadística ponen en cuestión el concepto de tiempo propio de la mecánica newtoniana así como el pensamiento determinista. Con las leyes de Newton pueden establecerse relaciones de causa y efecto de forma que conociendo las causas y las leyes que las gobiernan se pueden deducir los efectos. Mediante la mecánica newtoniana y la ley de la gravitación se puede saber la posición que tenía un planeta hace cierto tiempo a partir de la posición actual así como cuál será su posición en el futuro. En este contexto el tiempo es una variable reversible. En los sistemas se produce una rotura de esta simetría del tiempo porque los estados pasados del sistema son irrecuperables. Si el valor de la entropía de un sistema siempre aumenta, éste tiende hacia un estado de equilibrio de entropía máxima a partir del cual no es posible recuperar los estados pasados. El determinismo también se pone en cuestión con la emergencia del concepto de entropía en tanto que el conocimiento de los sistemas se basa ahora en probabilidades de sucesos, sin poder determinar exactamente qué sucederá con un elemento determinado del sistema. La entropía en los sistemas complejosLa entropía en los sistemas complejos La entropía en los sistemas complejosLa entropía en los sistemas complejos La entropía en los sistemas complejos Una de las características fundamentales de este tipo de sistemas es su capacidad de organización y adaptación al entorno de una forma bastante © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
51 ARQUITECTONICS generales de interrelación del individuo con su entorno. La información en los sistemas biológicos no se transmite solamente por vía genética. La información llamada cultural hace referencia a aquella que no se transmite por vía genética sino que es una información que, en parte, permanece pasando de unos individuos a otros. En los ecosistemas terrestres, por ejemplo, es posible descubrir una información cultural y un lenguaje que se transmite a menudo por vías diferentes de la vía genética. Las señales olfativas y sonoras que producen muchos animales en sus hábitats representan una transmisión de información, a modo de señales de tráfico, destinadas a reducir la competencia por los recursos, a hacer más eficaz la reproducción y van destinadas a veces a sus congéneres, a veces a otras poblaciones. El intercambio de señales en el canto, los sonidos, los olores, las combinaciones de colores sobre el cuerpo de animales, las pistas o las marcas en el suelo o sobre vegetales constituyen en sí mismas un código y un mensaje entre individuos, con significados y lenguajes específicos. Asimismo, la transmisión cultural que se produce de una generación a otra en relación a las habilidades necesarias para la depredación, mediante el adiestramiento o el juego, son prácticas frecuentes entre muchos vertebrados. La etología ha estudiado estos procesos y la ecología ha podido explicar en algunos casos su sentido ecológico. Los estudios realizados respecto a los sistemas de comunicación (e incluso en el uso de herramientas) en determinados animales como los simios, muestran una alta sofisticación de lenguajes así como de los procesos implicados en la generación de significados. En este sentido, parece existir un continuo evolutivo respecto a las formas de transmisión de la información cultural, formas cada vez más sofisticadas, que tendrían su máxima expresión en los procesos lingüísticos y semióticos del hombre. La transmisión de información no es gratuita, tiene un coste energético. De alguna manera la energía puede ser intercambiada por información y viceversa. En general, en cualquier sistema con una estructura previa, la interacción entre materia y energía modifica la estructura, de forma que el futuro se hace más predecible (Margalef, 1980). Un ejemplo sencillo de lo que se viene diciendo se puede descubrir en los procesos orogénicos derivados de la acción erosiva de la lluvia. La existencia de irregularidades iniciales en una planicie con una cierta pendiente (como estructura inicial) favorece que la lluvia incidente (como forma de energía, como agente transformador del relieve) acentúe las pendientes por la erosión que produce; por tanto, la energía incidente en este sistema modifica la estructura inicial y le da una nueva forma. La energía incidente ha sido cambiada por información (por una nueva forma). Esta nueva estructura o forma condiciona el futuro ya que, en nuestro ejemplo, en adelante el agua seguirá unas rutas más probables que otras: las líneas de máxima pendiente producidas por la erosión del agua. La forma como la información se va acumulando da lugar a estratos superpuestos de sofisticación creciente hasta producir un código o una graLos sistemas y sus propiedades emergentes © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
52 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente mática que da sentido y canaliza adecuadamente la nueva información que entra en el sistema. Para tratar este aspecto usaremos un ejemplo expuesto por Margalef (Margalef, 1980) para ilustrar cómo se van produciendo estos estratos de información a través de un símil con un sistema productivo. Imaginemos que producimos un objeto manualmente. Las primeras piezas resultan de un gran esfuerzo, por una importante inversión de energía, pero los resultados son más bien discretos. A medida que somos más habilidosos, porque aprendemos más sobre la naturaleza del material y de las herramientas más adecuadas para cada fin (a medida que incorporamos información al sistema artesano-objeto), ganamos en eficiencia, es decir la energía invertida para producir cada unidad de la forma deseada se reduce. La experiencia obtenida hasta este momento nos permitirá pensar en una máquina que mejore la calidad, la cantidad y el precio de las piezas. Así, inicialmente se invierte una cantidad importante de energía y de información previa en la fabricación de estas piezas y en el diseño y la fabricación de la máquina, inversión que se recupera en poco tiempo si se consigue una mayor producción. Podemos pasar a otro nivel si inventamos una nueva máquina que construya eficientemente máquinas que hagan piezas de forma más rápida y con un coste razonable. Los diferentes niveles de producción, la artesanal poco eficiente, la artesanal eficiente, la automatizada y la superautomatizada, representan cuatro niveles productivos que contienen cuatro estratos de información distintos o modos de códigos internos en cada nivel. En cada estrato se consiguen resultados crecientes en el cociente de la producción con relación a los costes (energéticos y materiales). La entrada de materia y energía en cada nivel conduce a una mejor eficiencia porque la materia y la energía se utilizan siguiendo unas instrucciones de trabajo o de información que conducen a mejores resultados. Cada nivel representa un código diferente o una gramática que nos dice cómo se han de manejar las piezas, código cada vez más sofisticado en el sentido que produce instrucciones de abstracción creciente ya que se canaliza adecuadamente las entradas de materia y energía. En cada estrato se canaliza la energía de forma cada vez más eficiente, se producien menos pérdidas y, por tanto, se exporta menos entropía al entorno (con menos residuos por ejemplo). Consecuentemente, el nivel de información del sistema y la entropía se encuentran relacionados. En los sistemas la energía entrante, como es sabido, produce el efecto general de un aumento de la entropía. En los sistemas en que se presenta un alto contenido de información, (o de estructura) se canaliza adecuadamente la energía entrante y se actúa como máquinas eficientes que generan poca entropía. Estos mismos procesos de intercambio de energía por información se producen en otros niveles de los sistemas. A través de las estructuras puede reconstruirse, al menos en parte, un pasado o una historia. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
53 ARQUITECTONICS Degradación de la información en la sociedadDegradación de la información en la sociedad Degradación de la información en la sociedadDegradación de la información en la sociedad Degradación de la información en la sociedad El sistema de información es enormemente complejo y de difícil comprensión. Según Boulding la información en el mundo actual presenta mecanismos que la degradan produciendo sucedáneos de la realidad que conducen a una imaginería colectiva. Según este autor tres procesos tienden a degradar la calidad de la información. Uno de ellos es que los sistemas económicos, políticos y sociales divulgan imágenes de la realidad que son esencialmente falsas. Un ejemplo de tal tipo son algunos parámetros económicos usuales como el índice de precios al consumo, que se calcula de diferente manera según el momento, considerando unos aspectos y obviando otros. Una segunda fuente de degradación de la información se produce en las grandes organizaciones con distintos niveles de jerarquía. En éstas los niveles jerárquicos de la base comunican información a los superiores de una forma sesgada con la intención de satisfacer en sus expectativas al nivel inmediatamente superior, explicando en buena parte lo que éstos quieren oír y filtrando todo lo demás. Este flujo, a través de diversos niveles de la jerarquía, conduce a que los niveles más altos se encuentren a menudo en un mundo imaginario. Este fenómeno es especialmente relevante en las grandes organizaciones de gobierno. Conocedores de esta degradación de la información, en determinados casos, las organizaciones se protegen recabando información a través de instancias externas a la propia organización (mediante auditorías, consultores, inspecciones, encuestas,...). En los sistemas sociales donde la información es condicionante de su eficacia y viabilidad, como es el caso del mercado, se establece la coordinación de organizaciones sin un control jerárquico, lo que permite que la información presente un menor grado de degradación. Un tercer fenómeno que produce la degradación de la información es el conocido con el término emergencia de la información: los medios de comunicación filtran la información según el dramatismo que presente y su propia conveniencia, relegando entonces información relevante. El resultado de todo ello es que la población tiene una imagen del mundo sesgada e irreal. Incidir sobre este fenómeno parece difícil ya que según Boulding la mayor parte de los decisores presentan, ya desde su juventud, una imagen distorsionada del mundo, como resultado de una educación e información basada en imágenes también distorsionadas. En esta situación las ciencias sociales podrían actuar como purificadoras de los flujos de información, dando un peso adecuado a la información según su relevancia para los intereses colectivos humanos. Cibernética evolutiva y sistemasCibernética evolutiva y sistemas Cibernética evolutiva y sistemasCibernética evolutiva y sistemas Cibernética evolutiva y sistemas La cibernética aplicada a la teoría de sistemas está dando lugar a resultados que representan una síntesis teórica de interés no sólo para las Los sistemas y sus propiedades emergentes © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
54 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente ciencias, que utilizan aproximaciones sistémicas a sus respectivos campos, sino también para las ciencias sociales en general y para la filosofía en particular, puesto que ésta se ha desarrollado históricamente en función del conocimiento que se ha tenido del mundo en cada momento. Los principios de la cibernética básica con relación a los sistemas han conducido a unas primeras conclusiones de interés general, y éstas a lo que se ha llamado cibernética evolutiva18 . Estas conclusiones se refieren a que los sistemas a todos los niveles están siendo construidos por evolución a través de un proceso continuo de autoorganización basado en la variación y la selección natural de las configuraciones más aptas. La evolución produce continuamente complejidad y ésta da lugar a sistemas bien adaptados que pueden controlar los cambios en su entorno. El éxito de un sistema conduce muy probablemente a la duplicación o reproducción de éste. La existencia de un sistema implica la existencia de un entorno que, con el sistema mismo, dan lugar a un metasistema (o supersistema). El metasistema se constituye a través de un proceso de transición en metasistema, que permite su control sobre el sistema subyacente. La consolidación del metasistema constituye en sí misma la emergencia de un nuevo nivel de sistema que, a su vez, podrá iniciar un nuevo proceso de transición a un metasistema de nivel superior. En la biología del desarrollo se pueden encontrar ejemplos que parecen demostrar estas afirmaciones. Muchos anélidos presentan un cuerpo diferenciado en segmentos en los que cada segmento presenta repetidos los órganos reproductores y excretores. Este hecho conduce a la hipótesis según la cual alguna forma independiente y autónoma, mediante un proceso de asociación de individuos de su misma naturaleza, pudo dar lugar a los actuales anélidos. La transición al metasistema se concretó en una forma que tuvo el control sobre las formas asociadas y que comportó un aumento de la complejidad mediante la diferenciación de segmentos algo más especializados. Este mismo razonamiento es aplicable a los insectos. Debido al hecho de que los desarrollos desde el huevo al estado adulto muestran las distintas fases de la historia evolutiva de estos animales, los insectos muestran una fase larvaria con una segmentación homogénea muy parecida a la de los anélidos. Cada segmento es un sistema con una cierta autonomía. Después de un proceso de desarrollo que se produce en el estado de pupa, los segmentos del insecto aparecen bien diferenciados con funciones especializadas. Esta tendencia a la diferenciación se puede incluso observar en individuos del mismo clon. Los insectos sociales como las hormigas o abejas presentan formas especializadas entre los individuos que forman la colonia, con funciones bien determinadas. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
55 ARQUITECTONICS I.5 La Evolución de los Sistemas ComplejosI.5 La Evolución de los Sistemas Complejos I.5 La Evolución de los Sistemas ComplejosI.5 La Evolución de los Sistemas Complejos I.5 La Evolución de los Sistemas Complejos Propiedades de los sistemas complejosPropiedades de los sistemas complejos Propiedades de los sistemas complejosPropiedades de los sistemas complejos Propiedades de los sistemas complejos El paradigma dominante tradicional con relación a la explicación del mundo físico y natural tiene una base mecanicista, derivada de las observaciones simples del mundo físico en el que las causas concretas determinan efectos concretos, cosa típica de la mecánica newtoniana. Las ciencias han concluido que este punto de vista es insuficiente para explicar el comportamiento de la mayor parte de los fenómenos físicos, químicos, biológicos y ecológicos complejos. La mecánica estadística aportó, en el siglo XIX, algunas herramientas para explicar la complejidad desorganizada y hoy la teoría general de sistemas, aplicada a diferentes contextos disciplinares, está intentado explicar la complejidad organizada. La ciencia se esfuerza en comprender los sistemas complejos para después poder predecir su comportamiento y, por último, para conseguir un control sobre ellos a través de la intervención. La física, la química, la biología y la ecología han desarrollado modelos de sistemas adecuados para explicar los fenómenos que respectivamente estudian en sus propias disciplinas. Los avances han sido importantes en la física y la química, puesto que a menudo manejan sistemas deterministas o casi deterministas, en los que es posible la modelización de la evolución del sistema. En un momento favorable para el manejo de grandes cantidades de información mediante la microelectrónica, la iteración de ecuaciones diferenciales que rigen los sistemas deterministas permite el establecimiento de predicciones. Menos se ha avanzado en la modelación de los sistemas que manejan la biología evolutiva y la ecología, debido tanto a la diversidad de niveles de sistemas que abordan estas ciencias como a la complejidad intrínseca de estos sistemas. Muchos sistemas y sus modelos de evolución son no deterministas porque a menudo no se conoce la ley o función que rige alguna(s) de las variables, puesto que se trata de modelos muy complicados que presentan un número muy elevado de circuitos de regulación o son modelos en los que interviene una ley de la física de carácter probabilista.19 Además, en algunos sistemas complejos deterministas los modelos de evolución del sistema en el tiempo presentan un comportamiento no predecible porque presentan una alta sensibilidad a las condiciones iniciales del sistema (esta incertidumbre se manifiesta con el caos determinista)20 . Se puede resumir la noción de caos como el comportamiento complejo, y en ocasiones impredecible, que se produce en determinados sistemas. El concepto de caos es uno de los aspectos más conocidos de la teoría de los sistemas de dinámica no lineal. La mayor parte de sistemas naturales, desde las células hasta la biosfera muestran esta dinámica, pero también la presentan los sistemas socioeconómicos o el clima de la tierra. Los sistemas y sus propiedades emergentes © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
56 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente Fig 6: Aparición del caos determinista en una iteración que da lugar a la función logística. Para determinados valores de k aparecen valores periódicos y para otros valores caóticos también. La complejidad de un sistema depende tanto del número de variables o elementos del sistema (que determina los grados de libertad) como de la riqueza de interconexiones entre los elementos o la dependencia entre las Aplicación logística: iteraciones de x en kx(1-x) K=3,7 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 200 400 600 800 1000 nº de iteración valores de kx(1-x) Aplicación logística: iteraciones de x en kx(1-x) K=3,7 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 nº de iteración valores de kx(1-x) © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
57 ARQUITECTONICS variables. Cuanto más variables o más relaciones más impredecible será su comportamiento en el tiempo y en el espacio. Otra característica importante de los sistemas complejos es su irreversibilidad por la pérdida de simetría con el pasado y el futuro. Los sistemas simples, como un globo lleno de gas, pueden recuperar las condiciones iniciales después de un cambio, con una ganancia o pérdida de energía. Los sistemas complejos precisarían la acumulación de una gran cantidad de información para recuperar las condiciones iniciales, por lo que en la práctica los sistemas complejos evolucionan de forma irreversible (Prigogine, 1980). Los sistemas son tanto más sencillos si los elementos que los conforman no presentan una memoria histórica. Un electrón o una sal no tienen memoria ya que sus propiedades son independientes del estado que presentaron en el pasado. Una molécula concreta es igual a otra de la misma especie y son totalmente intercambiables. Los sistemas más complicados suelen presentar elementos con un pasado, una historia propia, como es el caso de dos individuos de una misma población del ecosistema que, pueden tener una información genética (y a menudo cultural) distinta y, por lo tanto, ser idiosincrásicos y no intercambiables21 . La reversibilidad de los sistemas simples cerrados es posible porque éstos tienden a estabilizarse en un estado de equilibrio, tienden a la máxima entropía o desorden, como resultado del segundo principio de la termodinámica. En cambio, los sistemas complejos tienden a estar más organizados, a evolucionar desde la homogeneidad a la heterogeneidad. La evolución del relieve geográfico nos ofrece un ejemplo al respecto. La actuación de los agentes atmosféricos en un llano da lugar a irregularidades (inicialmente de origen aleatorio) que tienden a acentuarse con el tiempo. Una determinada elevación en el terreno distribuye el aire incidente, conduce el agua de lluvia en determinadas direcciones, produce microclimas y gradientes de humedad diversa según su orientación respecto al sol, en función de las pendientes producidas que, a su vez, inducirán a cambios en la propia elevación y en su entorno próximo. La introducción de energía en este sistema conduce a más complejidad, orden y a una organización, que estaba ausente en el terreno plano. Desde la formación de la Tierra, hace unos 4.500 millones años, hasta ahora los cambios producidos muestran estas tendencias de evolución: desde lo homogéneo a lo heterogéneo, desde el desorden al orden, desde lo simple a lo complejo y desde la uniformidad a la diversidad. Este comportamiento se debe a que la Tierra se comporta como un sistema abierto que recibe un flujo continuo de energía solar que en parte reirradia hacia al exterior y en parte absorbe, y se comporta entonces como un acumulador temporal de energía. Una parte de la energía incidente se transforma termodinámicamente en trabajo que se manifiestan a diferentes niveles (a través de la formación de estructuras geológicas, a través de las actividades de los seres vivos, mediante los cambios en los ecosistemas, en la transformación contiLos sistemas y sus propiedades emergentes © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
58 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente nua de las ciudades, en la evolución del sistema ecosocial,...) mientras que la otra parte de la energía incidente se traduce en entropía y desorden en determinados compartimentos, como la atmósfera o la hidrosfera. La paradoja se produce al valorar que la energía incidente en los sistemas no se traduzca en desorden tal como sucede en los sistemas cerrados. Se ha de decir que un sistema complejo de tipo abierto mantiene su orden u organización porque exporta entropía o desorden a su entorno, como resultado de la disipación que produce la energía entrante. Una ciudad, entendida como sistema, absorbe energía, materia e información del exterior, que transforma internamente a través de determinados procesos para dar lugar a más organización y orden internos. Finalmente, una parte de la energía entrante se exporta en forma de residuos y calor al entorno exterior de la ciudad, que son formas de entropía. En resumen, los sistemas complejos se dedican a segregar la entropía vinculada a la energía entrante desde su interior hacia el exterior. Este funcionamiento se debe a la existencia en el interior de la ciudad (o en cualquier sistema complejo) de procesos disipativos que se dedican a exportar desorden o entropía al exterior. La ciudad, en este sentido, es una estructura disipativa de la energía (y de materia e información) que exporta entropía al exterior. Los sistemas complejos, en general, son estructuras disipativas que mantienen un orden interno alejado del punto de equilibrio termodinámico propio de sistemas deterministas simples y cerrados. La pregunta clave en todo este tema es descubrir qué tienen los sistemas complejos que hace que se comporten de esta manera. La respuesta básica a la pregunta es que los elementos de estos sistemas mantienen vinculaciones fuertes, dependencias que conducen a resultados muy distintos a los esperables en una relación de causa-efecto. Unas de las relaciones más sencillas son los circuitos homeostáticos de regulación mutua. Un ejemplo de nuestra vida cotidiana de este tipo de circuito es la relación existente entre la temperatura de una habitación y la respuesta del termostato de la calefacción a esta temperatura. El funcionamiento del termostato depende de la temperatura de la habitación e, inversamente, la temperatura depende del funcionamiento del termostato. Este es un circuito llamado cibernético, de retroalimentación o de feed-back negativo. Otros tipos de circuitos o subsistemas se pueden establecer con unas dinámicas cada vez más complicadas que evolucionan en el tiempo en direcciones difíciles de predecir. Así, por ejemplo, en un ecosistema la relación entre tres depredadores que se alimentan de una misma presa da lugar a interacciones difíciles de interpretar. A menudo las relaciones de competencia tienden a simplificarse en un circuito cibernético presa-depredador o en un circuito de competencia más simple, porque desaparecen las otras dos especies o bien una de ellas. Las relaciones entre depredadores pueden complicarse aún más porque establecen nuevos circuitos, con otras presas disponibles por ejemplo, por la emigración de un depredador a otro sistema vecino o incluso por la influencia de un sistema de orden jerár- © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
59 ARQUITECTONICS quico superior, de un suprasistema, en el que esté inmerso. Los grandes depredadores, que presentan un área de influencia que abarca distintos ecosistemas, de los que se alimentan, pueden modificar los estados metaestables de alguno de los sistemas que frecuentan y alterar así los circuitos de relaciones inherentes del sistema en el que han intervenido, a modo de control externo. En el sistema se suceden estados metaestables que se mantienen por cierto tiempo y que evolucionan hacia otros estados metaestables (siempre alejados del equilibrio termodinámico). Las perturbaciones (o sucesos del exterior) conducen a una reorganización que lleva a nuevos estados, iguales que los estados iniciales. De estas consideraciones se desprenden algunas conclusiones importantes. De un lado los sistemas complejos presentan una dinámica compleja, a menudo no lineal, con muchos grados de libertad y de carácter irreversible. Los sistemas complejos presentan una dinámica de desarrollo basada en bifurcaciones de pares posibles de estados porque uno de ellos es el más conveniente (o también como resultado del azar o por que interviene el caos determinista). La concreción de uno de los dos estados posibles conduce a una nueva bifurcación entre dos estados posibles, que serán distintos que si se hubiera tomado la vía alternativa de la primera bifurcación. Por tanto, el desarrollo del sistema es muy sensible a las condiciones iniciales y además son bastante impredecibles los estados futuros, lo que hace difícil el establecimiento de modelos. La secuenciación de elecciones entre pares posibles de metaestados produce una rotura de la simetríatemporal, de forma que las regresiones del sistema, debidas a una perturbación externa por ejemplo, no darán lugar a la recuperación de los estados iniciales. Toda esta serie de cambios conduce a una historia, a un desarrollo del sistema en la dirección de una progresiva transformación a estados cada vez más complejos pero, al mismo tiempo, más bien organizados, que tienen como resultado la persistencia del sistema en el tiempo y en el espacio. Las trayectorias o path s posibles para los sistemas están muy abiertos en los sistemas no deterministas, como los sistemas complejos, en los que entran en juego un número importante de elementos. Esta imprevisión se hace manifiesta sobretodo en los sistemas sociales. El concepto de sucesión en ecologíaEl concepto de sucesión en ecología El concepto de sucesión en ecologíaEl concepto de sucesión en ecología El concepto de sucesión en ecología El estudio de los cambios en un ecosistema definido en un espacio, es decir el estudio de la sucesión ecológica en el tiempo, muestra que un ecosistema no sujeto a perturbaciones tiende a autoorganizarse. Esta mayor organización es el resultado de la canalización de la energía incidente en información o estructura. La certeza sobre la capacidad autoorganizativa de los ecosistemas se ha obtenido a partir de la observación sistemática de los cambios en las características funcionales y Los sistemas y sus propiedades emergentes © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
60 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente estructurales de los ecosistemas que se producen a lo largo del tiempo, tales como la variación del número de individuos en las distintas poblaciones, la organización del espacio, el incremento de diversidad, y el número y los tipos de relaciones tróficas o de la producción de biomasa del ecosistema. Los cambios en el tiempo son asociables a las poblaciones existentes y se muestran como fluctuaciones en sus efectivos y en los ritmos de actividad que se repiten regularmente. Las fluctuaciones en el número de individuos de una población se manifiestan con cambios en su efectivo poblacional y son atribuibles a las características demográficas propias de la especie considerada (natalidad, mortalidad, etc.), a la influencia positiva o negativa de otras especies (depredadoras, competidoras) y a cambios, regulares o no, del ambiente físico-químico del entorno donde reside esta población. Las fluctuaciones son evidentes en las especies de vida corta como son las especies de ciclo anual, propio de muchos vegetales e insectos. Los ritmos, por otro lado, hacen referencia a los cambios de actividad, a menudo internalizados, de los organismos de vida más larga que se adaptan a las variaciones regulares de las características del entorno (estacionales, diarias,…). Si tomamos como referencia el ecosistema pelágico propio de las masas oceánicas, el zooplancton (fracción animal del plancton) presenta un ritmo diario de migración hacia el fondo para consumir el plancton que se sedimenta por la acción de la gravedad para subir nuevamente hacia la superficie al amanecer, donde se reproduce activamente el fitoplancton. La caída de las hojas de los árboles caducifolios en otoño es una adaptación regular al cambio de actividad del árbol a la estación fría, que en ciertos casos viene inducido por los cambios del tiempo atmosférico y en otros aparece internalizado por vía genética. Las fluctuaciones y ritmos se repiten regularmente pero en ciertos casos no se vuelve a recuperar la situación inicial porque o bien las condiciones ambientales o bien la presencia de otras especies han cambiado sensiblemente; se observa entonces una evolución en un segmento del ecosistema que se conoce como microsucesión. La armonización de distintas microsucesiones que se dan en los ecosistemas en periodos de tiempo más o menos largos producen cambios unidireccionales no cíclicos que explicarían la sucesión del ecosistema en su conjunto. El estudio de la sucesión ecológica ha demostrado que los ecosistemas, en general, tienden a la autoorganización y a una mayor complejidad. Los cambios se pueden estudiar diferenciando por razones prácticas una serie de etapas o fases características. Así, por ejemplo, un campo de cultivo abandonado presenta inicialmente una o pocas de las especies que son mantenidas por las prácticas agrícolas y el uso de pesticidas que eliminan a las especies competidoras de las que se culti- © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
67 ARQUITECTONICS facilita una más eficiente depredación. Así, el depredador acumula información por vía cultural. La especie presa, por el contrario, aunque no exclusivamente, suele acumular información por vía genética puesto que el contacto con el depredador que permita su supervivencia se deberá a una nueva característica morfológica o fisiológica que, al sobrevivir, permitirá su transmisión a las siguientes generaciones. Esta nueva característica será adquirida per selección natural o, lo que es lo mismo, por la vía genética. Mucha de la información que se acumula en los ecosistemas no siempre tiene una utilidad aparente en las circunstancias presentes del ecosistema, por lo que da la impresión de que es ruido, en términos de la teoría de la información. Sin embargo, estos contenidos pueden manifestar sus ventajas cuando se produce el cambio. Esta característica de la información da lugar a que sea difícil cuantificar o medir los contenidos de información puesto que no se sabe con seguridad cuándo una información es significativa o si lo será en el futuro para la supervivencia. La acumulación de información por parte del ecosistema en conjunto se traduce en una aparente parsimonia, como si se tratara de una gran organización burocrática. En los últimos estadios de la sucesión la organización del ecosistema parece ser menos activa puesto que disminuye el número de cambios a medida que se acerca a los estadios de más madurez. De hecho, se trata de una estrategia que permite dar respuesta a las situaciones poco corrientes, pues permite anticiparse a las mismas. 1 Bertalanffy, L. von (1968). General System Theory. Foundations, Development, Aplications . George Brazilier, Nueva York. Versión en español: Ludwig von Bertalanffy (1976). Teoría general de los sistemas. Fundamentos, desarrollo, aplicaciones. Fondo de Cultura Económica, Madrid. Ver también Bertalanffy et al. (1978): Tendencias en la teoría general de sistemas . Alianza Universidad. Alianza Editorial, Madrid. 2 Ver “Historia y situación de la teoría general de sistemas” en Bertalanffy et al. (1978). Tendencias en la teoría general de sistemas . Alianza Universidad, Alianza Editorial, Madrid. Los sistemas y sus propiedades emergentes © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
68 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente 3 Ver Lucas, Cris (1997). Self Organizing Systems, lección 4 . http://platon.ee.duth.gr/~soeist7t/Lessons/ lesson4.htm 4 Citado por F. Heylighen en « What is de complexity ». http://pespmc1.vub.ac.be/COMPLEXI.html. 5 Existen dos corrientes bien antiguas en ecología en relación con la sucesión ecológica en los ecosistemas terrestres. La primera presenta un carácter reduccionista e interpreta que lo realmente importante es saber qué especies ocupan primero un lugar, la dominancia relativa de unas especies respecto a otras y la adecuación de su ciclo biológico y de su ecofisiología a las condiciones físico-químicas de su entorno. La segunda corriente utiliza una perspectiva holista o general de naturaleza sistémica y se fija en la evolución de las características macroscópicas del ecosistema (diversidad, biomasa, tasa de renovación,...). En esta discusión se utiliza este segundo punto de vista. Para ampliar el conocimiento de este debate ver Terradas, J. “Aspectos conceptuales sobre la dinámica de los ecosistemas terrestres” en Bases Ecològiques per la Gestió Ambiental . Pp. 9-12, Diputació de Barcelona, 1986. 6 Ver Schwarz, Eric.(1996) “Toward a holistic cybernetics. Form science through epistemology to being”, en Cybernetics and human knowing . Aalborg,. 7 De Varela, Thomson y Rosch (1991) citado por Randall Whitaker en Aupoietic Theory (1996) http://platon.ee.duth.gr/~soeist7t/Lessons/lesson3.htm. 8 Tomado de Theodosius Dobzhansky en la revisión sobre este tema realizada por Brig Klyce. Esta se puede consultar en http://www.panspermia.com/seconlaw.htm. 9 En biología el fenotipo se entiende como la manifestación exterior del genotipo modulado por el ambiente. 10 Los escritos de Stephen Jay Gould, Lynn Margulis, Dorian Sagan o Richard Dawkins están en esta línea de argumentación. 11 John Stewart (2000): Evolution’s arrow: The direction of evolution and the future of humanity . The Chapman Ed. 12 Firestone, D.”Suburban Comforts Thwart Atlanta’s Plans to Limit Sprawl” en New York Times , 21/12/ 1999. Artículo extraído de http://www.gyford.com/phil/uhcl/systems/examples.html. 13 El término entropia en su sentido termodinámico, fué formulado por primera vez por Clausius en 1865. En 1890 Ludwig Boltzmann introdujo el concepto de entropía estadística que ampliaba su aplicación a sistemas físicos no estrictamente termodinámicos. La entropía estadística es una medida del nivel de desorden o del azar existente en un sistema cerrado. Posteriomente esta acepción del término ha sido aplicada en otros campos, como la teoría de la información, la cibernética o la ecología, etc. Para distinguir el concepto termodinámico de entropía en estos campos se suele categorizar el término con adjetivos como “lógica” o “estadística”. 14 En el cero absoluto de temperatura (a 0 grados Kelvin o a - 273ºC) la energía cinética media de las moléculas de un gas es cero. A 25ºC un mol de cualquier gas presenta una energía cinética media de unos 3.702 joules. Boltzmann llegó a la conclusión que un aumento de 1 grado de temperatura de cualquier gas daba lugar a un aumento de la energía cinética de una molécula del gas del orden de 1,38·10-23 joules/ºk. Este valor se conoce como la constante de Boltzmann, que se representa mediante la letra k. 15 La mayor parte de autores niegan hoy en día tal contradicción argmentando que nada en el universo puede violar tal principio. Ver los comentarios de Brig Klyce en http://www.panspermia.com/seconlaw.htm 16 Ver Bertalanffy, L. von (1968). General System Theory. Foundations, Development, Aplications. New York. George Braziller. pp. 30-53. 17 Flos, J. y Gutierrez, E.(1995): “Caos en ecologia: alguna cosa més que un argot?” en Ordre i caos en Ecologia . Col Esdudi general. Ciències experimentals i matemátiques nº6. Publicacions de la Universitat de Barcelona.18 Heylighen, Joslyn, Turchin: “Introduction to principia cibernetica” en http://pespmc1.vub.ac.be/ intro.html. 19 Ver Simó. C en Ordre i Caos en Ecologia . Col. Ciències Experimentals i Matemàtiques nº6. Publicacions de la Universitat de Barcelona. Barcelona, 1995. 20 La iteración en la función x ç k·x·(1-x) que da lugar a la conocida curva logística (típica del crecimiento de una población en un espacio limitado) presenta un comportamiento caótico cuando se ensayan determinados valores de k. 21 Ver Flos, J. en Ordre i Caos en Ecologia . Col. Ciències Experimentals i Matemàtiques nº6. Publicacions de la Universitat de Barcelona. Barcelona, 1995. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
69 ARQUITECTONICS II Sistemas y arquitectura © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
71 ARQUITECTONICS II.1 Una aproximación al Diseño como SistemaII.1 Una aproximación al Diseño como Sistema II.1 Una aproximación al Diseño como SistemaII.1 Una aproximación al Diseño como Sistema II.1 Una aproximación al Diseño como Sistema La evolución de la arquitectura se puede interpretar a partir del concepto del diseño arquitectónico como sistema cultural complejo y autoregulado1. El estilo arquitectónico no es más que una propiedad emergente de este sistema. Se trata de un constructo derivado de un proceso de comunicación, intercambio y selección de una amplia y compleja red de conocimientos y experiencias que se produce entre los arquitectos en unas condiciones de contorno. En este sentido, las arquitecturas del pasado, el movimiento moderno o el postmodernismo, son el resultado no tanto de la actividad individual de arquitectos genios sino del ambiente cultural de cada época, de los factores sociológicos, tecnológicos e ideológicos dominantes en cada momento histórico. La plasmación física de este constructo se evidencia a través de los tipos arquitectónicos dominantes, que se manifiestan en edificios similares respecto a su concepción y estilo arquitectónico. El estilo es el resultado de la combinación y selección de un bagaje acumulado de estilos preexistentes y, por tanto, tiene un carácter evolutivo. Esto permite al arquitecto no empezar siempre de cero; por lo tanto, la utilización del bagaje acumulado permite economizar energía en el proceso de diseño. El estilo es una combinación de una amplia gama de características no necesariamente conexas: geometrías, volúmenes, texturas, decoración, conectividad de elementos, ubicación en el contexto espacial, articulación de elementos, color, características que se encuentran convenientemente ponderadas en un edificio en un algoritmo o pattern . El resultado, el diseño concreto, sin embargo, es particular puesto que cada proyecto presenta un contorno ambiental característico y único. Este resultado se encuentra enmarcado, no obstante, en un paradigma estilístico o metaestilo dominante, paradigma que se genera colectivamente y que condiciona lo que es adecuado o no hacer en arquitectura. En cada momento se produce una dominancia de determinadas características del estilo. Asimismo, la innovación es posible a partir de nuevas combinaciones no ensayadas anteriormente y que se imponen porque tienen éxito entre los arquitectos y usuarios. Las innovaciones constituyen un nuevo patrimonio que forma parte del constructo colectivo, que pervivirá o no en el futuro en función del contexto y del discurso dominante. Por tanto, la evolución de la arquitectura no debe ser entendida como una evolución en un continuum sin sobresaltos. El éxito de determinadas innovaciones puede dar lugar a cambios más o menos radicales que se reconocen en la historia de la arquitectura. En este proceso constructivo de combinación y selección la influencia de unos arquitectos sobre otros, la comunicación profesional, es del todo transcendente. En el marco de la teoría de sistemas se produce una replicación de los estilos y de los tipos porque éstos están bien adaptados al entorno sociocultural. Más adelante se argumenta que la teoría memética permite dar Sistemas y arquitectura © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
72 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente explicación al fenómeno de combinación, selección y comunicación de la información en los sistemas sociales. Otros sistemas, como los ecosistemas, presentan fenómenos similares. Una población está formada por individuos casi similares con diferencias genéticas que permiten la selección y la implantación de nuevas estrategias de supervivencia si las circunstancias ambientales cambian. La información genética constituye una biblioteca con unos contenidos que se manifiestan o no en función de las circunstancias. Todas estas consideraciones apoyan el argumento de que el estilo arquitectónico y, por tanto, el diseño es una concreción de un constructo colectivo y acumulativo condicionado por un contexto histórico y cultural. Así, la diversidad de tipos arquitectónicos que pueden observarse en la ciudad europea es una representación de la evolución de los estilos dominantes en cada época. Dentro de cada estilo se pueden reconocer variedades derivadas de las amplias posibilidades de articulación de las características que conforman el estilo arquitectónico en coherencia con la tipología dominante de cada época. Límites y progresosLímites y progresos Límites y progresosLímites y progresos Límites y progresos Se puede reconocer la existencia de una tensión entre la validez de conceptos generales aplicables a distintos sistemas, que se formula desde la teoría general de sistemas, y la tradición propia de desarrollo disciplinario de las ciencias y las profesiones. Según esta perspectiva, la ciencia, las disciplinas y las profesiones se desarrollan en un contexto histórico que las condiciona. Asimismo, los que pretenden entender cómo cambia el conocimiento sólo a partir de postulados de naturaleza empírica realizan una tarea estéril. Las ideas reconocidas en la ciencia y en las profesiones lo son como resultado de la autoridad de personas valoradas en un marco institucional científico o profesional. La teoría general de la dominación introducida por Max Weber en la sociología rige entonces la adecuación de las ideas de las comunidades científicas o profesionales en cada momento histórico, de forma que estos grupos de referencia constituyen los voceros reconocidos dentro de la profesión. En definitiva, la política académica rige el desarrollo de las disciplinas y las profesiones y estabiliza el conocimiento en los márgenes de lo colectivamente aceptable2. Sin embargo, y afortunadamente, dentro de una disciplina o profesión coexisten distintas instituciones o grupos diferenciados entre los que se establece una competencia con relación a los conceptos, teorías y prácticas que son válidos en la disciplina o en la profesión, ideas propugnadas por figuras autorizadas en cada grupo y que, a su vez, acogen a científicos y profesionales afines a sus planteamientos. Esta diversidad y competencia permite el progreso intelectual evitando el monismo inmobilizador. Entre los distintos nichos ecológicos de colegios reconocidos y de colegios invisibles se establece una relación de competencia © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
73 ARQUITECTONICS que, con el tiempo, producirá un cambio histórico que se resolverá en un sentido u otro. Desde esta perspectiva, es de interés contemplar cómo la teoría general de sistemas y los conocimientos y aplicaciones de los sistemas en la esfera social y profesional han de ir tomando posición en este campo del saber práctico que es la arquitectura. La utilización de una perspectiva sistémica no es en absoluto contradictoria con la arquitectura de los grandes arquitectos del pasado. Al contrario. A nuestro entender éstos aplicaban, unas veces de forma intuitiva y otras de forma sistemática, una gran gama de conocimientos, que comprendía desde la política a las matemáticas pasando por un profundo conocimiento de la sociedad, de la economía, de la ciencia, del derecho, de la ética y, en general, de los conceptos y creencias de cada momento histórico. Lo que se pretende con la defensa de una perspectiva holística en la profesión es contribuir a esta forma de entender la arquitectura. Tal como sugiere Gerald M. Weinberg3, la teoría de sistemas es un intento de ayudar a la mente humana a habérselas con un mundo demasiado complejo. La buena obra arquitectónica sólo es posible a través de un análisis suficiente de las fuerzas naturales y sociales del contexto histórico y ecológico, y la sistemacidad de la teoría de sistemas permite tal análisis. Las posiciones que lo evitan y fundamentando sus decisiones en tendencias estético-formales establecidas han dado lugar a resultados arquitectónicos bien cuestionables y a una reflexión ética de consecuencias políticas sobre el para quién y el para qué de la obra arquitectónica. Esta debilidad es la que expone a la crítica a las instituciones dominantes que a lo largo del siglo XX han desarrollado la arquitectura moderna y, además, constituye en sí misma el mecanismo que permitirá la evolución hacia otros estadios. En el fondo de esta discusión cabe añadir, tal como formula Stephen Toulmin4, que las instituciones científicas y profesionales ejemplifican los principios e ideales más profundos sobre los que reposa el poder político. Afortunadamente, el poder político y las instituciones pueden entonces reconocer la existencia de una pluralidad para evitar el monoteísmo no sólo como una forma abierta de entender el progreso del conocimiento sino también, por qué negarlo, como un mecanismo que permite la permanencia en el poder, previniendo situaciones cambiantes o de relevos drásticos en el campo disciplinario o profesional de que se trate. II.2 La Naturaleza Mixta Cultural y Material del Sistema ArquitecII.2 La Naturaleza Mixta Cultural y Material del Sistema Arquitec II.2 La Naturaleza Mixta Cultural y Material del Sistema ArquitecII.2 La Naturaleza Mixta Cultural y Material del Sistema Arquitec II.2 La Naturaleza Mixta Cultural y Material del Sistema Arquitec tónico tónico tónico tónico tónico En el fondo de esta dialéctica se encuentra la teoría de la dinámica cultural5 puesto que la arquitectura es una práctica social y un proceso cultural, una expresión que concreta el significado social de lo que la gente entiende que Sistemas y arquitectura © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
74 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente ha de ser una casa, una vivienda, un barrio o una ciudad. La introducción progresiva de conceptos ecológicos en el discurso de la sociedad actual es un hecho, al menos para determinados foros sociales. Diversos factores conducen a esta interiorización: los medios de comunicación, internet, la manifestación externa del cambio global que deriva de la crisis ecológica, la educación ambiental y los intercambios sociales con relación a estos temas. Estos medios están modulando nuevos significados sociales, nuevos significados de lo que es deseable en el futuro, un nuevo discurso de un verde más o menos intenso. Estos nuevos significados están reorientando la actividad de los arquitectos, como también de los políticos y de otros profesionales, al introducir en su discurso arquitectónico elementos de conservación y respeto al medio ambiente. Por tanto, los discursos interpretativos en muchas disciplinas están incorporando los factores materiales asociables al contexto ecológico como contexto material. Así, toda actuación que se desarrolla en la sociedad está vinculada a dos tipos de relaciones, unas de naturaleza semiótica y otras de naturaleza material. Las primeras, más bien conocidas, derivan del significado de la actuación en un contexto social determinado, contexto en el que se contrasta la significación de la actuación en relación con otras prácticas sociales. Así, un proyecto puede o no se aceptado en función de su coherencia con lo que es, en función de si es social y políticamente admisible o deseable en un contexto social y en un momento histórico determinados. El segundo tipo de relaciones vinculadas a la actuación tienen que ver con las consecuencias materiales de ésta, con los intercambios de energía, materia e información con otros eventos y contextos, en definitiva, en relaciones de orden físico, químico y ecológico. La simultaneidad de los tipos de relaciones es obvia en la obra arquitectónica y en la planificación urbanística y del territorio. En un proyecto de nueva construcción, el estilo arquitectónico viene modulado en unos casos o determinado en otros, por un sistema de prácticas sociales que presentan un discurso histórico y cultural, que incorpora lo que la gente entiende que es un buen lugar para vivir: en definitiva, por la semiótica de la arquitectura. Las decisiones que se toman con relación a la concreción de las instalaciones y a las tecnologías asociadas a éstas, tienen su base en principios físicos y químicos, pero su posible implantación y plasmación viene filtrada por el discurso social, en el orden de los significados. En este sentido se entiende la gran profusión de arquitectos «ecológicos» que se viene observando en los últimos años que responden a menudo a objetivos de naturaleza comercial. Éstos, de hecho, están incorporando en sus diseños, como un elemento significativo aislado, la imagen social del discurso de lo que debe ser una arquitectura «ecológica» a través de la implantación de medidas técnicas, por ejemplo de naturaleza bioclimática, o por la incorporación de sistemas de captación de energía renovable en los tejados de las casas. Estas mejoras sin más tienen una significación retórica si no se consideran de © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
75 ARQUITECTONICS forma sistémica las implicaciones de la construcción en el orden más amplio de lo ecológico y lo social. Por otro lado, la naturaleza material del proyecto arquitectónico se concreta en los flujos de energía, de materia y de información. Son manifestaciones de estos flujos las importaciones de materiales (de construcción) y de energía (la energía necesaria en la construcción y el mantenimiento de la vivienda a lo largo de la vida útil del edificio) y las importaciones de información a través de la forma o estructura de la vivienda, un contenido que no es sólo semántico, en tanto que la forma y estructura modifican el entorno (a través de los impactos o de su huella ecológica). Los procesos de remodelación urbana de zonas degradadas, típica de los centros urbanos históricos de las ciudades europeas, presentan también esta doble dimensión dialéctica y material. De un lado, el planificador habitualmente propone en función de actitudes y valores implantados en lo social, en la política o, en contextos poco democráticos, en las élites del poder dominantes; propuestas que suelen ser coherentes con la significación de otras prácticas sociales al uso (de otros marcos de decisión), que están sometidas, a su vez, a estos análisis de significación y coherencia. Por lo que se refiere a la naturaleza material, en tanto la propuesta urbanística se lleva a cabo, se producen cambios de orden físico-químico y ecológico que suponen un intercambio de materia, de energía y de información con el entorno, ya sea en la misma ciudad como en su periferia próxima, o más alejada (más y más alejada en los actuales momentos de globalización de la economía y de la información). Por ejemplo, la materialización de un intercambio de información resulta de la implantación de nuevas tecnologías derivadas de la domótica o de la incorporación de materiales de construcción que, a su vez, han dado lugar a impactos ambientales en el territorio. Estos dos sistemas de relaciones, que aparecen inicialmente como independientes, resultan ser fuertemente dependientes. Ya se ha dicho que la obra arquitectónica es una concreción en el mundo físico de la dialéctica de significados. Y, a su vez, los cambios en el entorno físico, los cambios materiales en el entorno o la concreción física de la obra, conducen a la construcción de nuevos significados en función de la adecuación o no del proyecto a las expectativas. Por tanto, la vinculación de ambos tipos de relaciones, las de orden semiótico y las de orden material, conducen a la emergencia de un sistema más amplio, al sistema ecosocial6. Este sistema resulta estar organizado jerárquicamente en diferentes niveles que comprenden dimensiones espacio-temporales variables, ya que en cada nivel se descubren fuertes conexiones o engarces homeostáticos entre ambos tipos de relaciones, las de tipo material y las de naturaleza semiótica. Asimismo, se producen interacciones entre los niveles inmediatos. Para cada nivel y entre ellos, los cambios en un ámbito pueden producir efectos sorprendentemente intensos en el segundo y viceversa. Las propiedades y la dinámica de los dos conjuntos son las mismas y, por tanto, son Sistemas y arquitectura © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
76 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente integrables en un mismo sistema. Por otro lado, en cada nivel, se descubren propiedades emergentes del sistema, como por ejemplo la capacidad de autoorganización o, en los términos de Valera y Maturana, capacidad de autopoyesis. Sin embargo, debido a un desarrollo histórico independiente, los dos tipos de relaciones o subsistemas, la semiótica y los sistemas complejos de naturaleza física y biológica, se han analizado y descrito independientemente mediante discursos académicos diferentes. La progresiva unificación derivada del conocimiento que se vaya adquiriendo sobre su dinámica conjunta permitirá dar sentido, interpretar adecuadamente y predecir los resultados de una gran variedad de actividades humanas, entre ellas, la arquitectura y el urbanismo. Las implicaciones de este nuevo paradigma que unifica el mundo físico y lo social trascienden a un plano ético. El pensamiento occidental tradicional (enraizado en la llamada tradición judeocristiana) presenta unas bases ideológicas de clase dominante centradas en un hombre espiritual y superior señor de la Tierra, creado a la imagen de Dios todopoderoso, ajeno al mundo físico y que en todo caso utiliza para su provecho; esta relación de dominancia se expresa no sólo en una explotación de una naturaleza infinita sino también del hombre por el hombre (y de la mujer), de los animales y las cosas. La aceptación de un modelo así aplicado a este contexto depende de la convicción que se tenga con relación al concepto de obra arquitectónica como sistema. Las máquinas y otras obras de ingeniería han podido ser modeladas de forma determinista mediante ecuaciones que describen las relaciones existentes entre los elementos. En el otro extremo los sistemas naturales, desde las células a los ecosistemas, presentan también una organización sistémica, en este caso más compleja, en la que se establecen parámetros para interpretar su funcionamiento y evolución. En el contexto de estos sistemas se manejan conceptos como el de entropía, información, flujo de energía, autoorganización,... que tienden a ser definidos cualitativa y cuantitativamente. La obra arquitectónica como un sistema se debe entender como un caso particular de sistema relacionado íntimamente con un sistema social más amplio. La obra arquitectónica incluye no sólo los elementos físicos, funcionales y estructurales de la obra sino también el proceso social e individual implicado en su diseño y en su uso posterior. La amplitud de este marco implica un conjunto de conocimientos propios de, al menos, la psicología, la sociología o la semiótica. Por tanto, se trata de un sistema muy complejo que difícilmente se entenderá en su totalidad igual que no se entienden completamente los sistemas estrictamente naturales. Sin embargo, esta constatación no debe coartar los intentos para modelizar este sistema, aunque sea de forma parcial, en un marco constructivista del conocimiento. Los logros teóricos de una teoría de la arqui- © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
77 ARQUITECTONICS tectura basada en una concepción sistémica de la naturaleza y la sociedad irán poniendo las cosas en su sitio al igual que sucede y ha ocurrido en otros campos disciplinarios. Uno de los aspectos problemáticos de cara a entender la obra arquitectónica como sistema se relaciona con el diseño y evaluación de ésta. La pregunta básica es si se pueden establecer conexiones entre cantidades basadas en medidas derivadas de un método científico y las calidades estéticas de la obra, puesto que ésas últimas dependerían de las valoraciones subjetivas de los individuos. O, formulado de otra manera, la valoración estética es una característica idiosincrásica y única para cada individuo o bien es un constructo cognitivo individual enmarcado en una formación semiótica de naturaleza social e histórica. II.3 El Sistema Ecosocial como Contexto del Sistema Arquitectó-II.3 El Sistema Ecosocial como Contexto del Sistema ArquitectóII.3 El Sistema Ecosocial como Contexto del Sistema Arquitectó-II.3 El Sistema Ecosocial como Contexto del Sistema ArquitectóII.3 El Sistema Ecosocial como Contexto del Sistema Arquitectónico nico nico nico nico En el contexto de los sistemas complejos Jay L. Lemke, físico teórico que se ha dedicado al estudio de la semiótica y de la educación en el Brooklyn College de la City University of New York, ha propuesto el concepto de sistema ecosocial Change»7. Esta perspectiva permite integrar las prácticas sociales en un contexto ecológico considerando estas prácticas como el resultado de una negociación de significados de naturaleza semiótica. Jay L. Lemke propone que los sistemas humanos socioculturales son esencialmente sistemas de prácticas sociales ligadas a formaciones semióticas de naturaleza histórica y cultural en las que las prácticas sociales toman un significado. Además, son procesos de base material en un sistema ecosocial complejo, sistema que está jerárquicamente organizado. El desarrollo de los procesos-prácticas sociales dan lugar asimismo al desarrollo y evolución del sistema ecosocial. Las relaciones dialécticas que se producen entre los engarces materiales y los contenidos semióticos de estas prácticas/procesos constituyen la base de una dinámica ecosocial general. Definido por extensión, el sistema ecosocial comprende tanto la comunidad humana y sus interacciones internas como los elementos materiales con los que el hombre está relacionado de una manera u otra. El conjunto material está conformado por un amplio conjunto de elementos propios de los ecosistemas naturales con los que el hombre está relacionado y con los que ha coevolucionado (alimentos, parásitos, organismos simbiontes, microorganismos y la red de organismos interdependientes) así como los flujos de materia y energía implicados en estas relaciones. También son considerados como elementos materiales del sistema ecosocial, los artefactos que el hombre produce a partir de recursos naturales y los espacios con los que el hombre interacciona a través de sus actividades sociales y productivas, como son los edificios, las ciudades, las herramientas, las Sistemas y arquitectura © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
84 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente vez, modificaran, por el uso de los nutrientes por ejemplo, su propio entorno. En el curso de la evolución los organismos capaces de incrementar sus interacciones semióticas son los se han desarrollado y están ahora presentes en la biosfera. Los aspectos semióticos de los procesos materiales se incrementan gradualmente dirigiéndose hacia una mayor autonomía o autoorganización de los organismos. En el curso de la evolución esta tendencia ha dado lugar, en los extremos más conocidos, a sofisticados sistemas semióticos como son el lenguaje o el pensamiento en el hombre y muy probablemente también en otros animales, tal como sugieren los estudios etológicos en el chimpancé por ejemplo. De entre las ciencias biológicas, la ecología ha venido interesándose por propiedades emergentes de los ecosistemas, entre las que la información y su transmisión han tenido un peso específico. En el futuro es probable que si se constata la naturaleza semiótica de los elementos de los ecosistemas y del ecosistema en conjunto, la ecología teórica se desarrolle incorporando las formaciones semióticas en un nuevo nivel de integración. De hecho, muchas observaciones sobre la dinámica del ecosistema muestran poseer una naturaleza semiótica. Sin embargo, la información toma formas diferentes de las que son reconocibles desde la semiótica social. Una población del ecosistema presenta una dinámica de crecimiento dependiente de su entorno y de sus propias características: de la presencia de alimento, del espacio disponible, del estado inicial de la población, del crecimiento vegetativo en ese momento, de la presencia de competidores, de las características del ambiente físico-químico, entre otros factores. Según esas circunstancias, la población en conjunto crece, decrece o se mantiene, es decir toma un camino hacia un estado, en función de los significados ecológicos precisos del momento, del contexto ambiental actual. La opción tomada modificará asimismo el contexto ecológico y la magnitud o importancia relativa de cada uno de los significados (factores) del contexto. De esta forma los estados futuros de la población dependerán de la opción tomada. Desde un punto de vista semiótico la población considera (o lee los signos) de un contexto (de la formación ecosemiótica). En este sentido, el entorno de la población sería una formación semiótica en la que las prácticas (las decisiones) hacen evolucionar asimismo esta formación semiótica hacia otro estado como resultado de un proceso dialéctico. La población como subsistema es capaz de acumular información a la vez que transmite información al contexto como sistema, como si se tratara de un proceso dialéctico o, si se quiere, un sistema cibernético de retroalimentación ciertamente complejo, en la que intervienen una gran cantidad de elementos. Este proceso da lugar a que la población presente un cierto control tomando el estado más adecuado para sus objetivos que en principio, en un contexto ecológico y evolutivo, son el de asegurar su persistencia en el ecosistema y el de perpetuar la especie. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
85 ARQUITECTONICS En este modelo cabe preguntarse cómo la población acumula la información de su entorno de forma que pueda adaptarse a nuevas circunstancias que tal vez la población misma, u otras poblaciones y circunstancias medioambientales, han producido; es decir, ¿cómo la población «aprende» a adaptarse a las nuevas condiciones? La explicación clásica radica, lejos de una posición lamarckiana, en el mecanismo de la selección natural propia de la teoría darwiniana de la evolución biológica, según la cual los genotipos más adecuados (en principio generados al azar por cambios aleatorios del material genético) se manifiestan o no en función de las características del medio en un momento determinado. Estas consideraciones están de acuerdo con los nuevos planteamientos de Stuart Kauffman10, según el cual los sistemas biológicos (y en general todos los sistemas complejos) tienden a la autoorganización. En este sentido, no existe una intencionalidad en la evolución sino que los sistemas biológicos tienden espontáneamente a la autoorganización, a una creación de orden. Kauffmaní relativiza así el mecanismo de la selección natural centrada en las especies. Este proceso evolutivo no debe entenderse como unidireccional en el sentido que los genotipos adecuados no sólo se manifiestan hacia el futuro sino que la información acumulada a lo largo de la evolución, reflejo de otras situaciones del pasado, está presente en una diversidad de genotipos que dan lugar a variabilidad (en una gran biblioteca de información de la que a menudo desconocemos su significado en un momento determinado) y se puede manifestar en determinadas circunstancias. La cibernética ha adoptado un punto de vista sobre la teoría de la evolución, en una concepción más amplia, según el cual no sólo las especies presentan una evolución derivada de la variación y de la selección natural sino que los sistemas complejos en general presentan un mecanismo similar, carente de una intencionalidad predeterminada, que se encuentra limitado por la capacidad de acumular la información que presenten sus elementos. Esta perspectiva se basa en una visión constructivista de naturaleza física. Según el constructivismo físico11 los sistemas sólo pueden ser descritos en forma de procesos físicos. Este punto de vista es aplicable no sólo a los sistemas físicos y biológicos sino también a sistemas formales, simbólicos y semánticos como las matemáticas o el lenguaje, ya que estos sistemas pueden ser interpretados también según las bases físicas de sus operaciones internas pues reciben, transmiten y interpretan señales físicas. La información genética, por su lado, también presenta una naturaleza semiótica. Tal como lo establece R. Margalef (1980), el sistema genético es comparable al lenguaje con su diccionario de palabras y sus reglas gramaticales. Sistemas y arquitectura © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
86 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente II.5 El Diseño Arquitectónico como un Proceso de selecciónII.5 El Diseño Arquitectónico como un Proceso de selección II.5 El Diseño Arquitectónico como un Proceso de selecciónII.5 El Diseño Arquitectónico como un Proceso de selección II.5 El Diseño Arquitectónico como un Proceso de selección natural natural natural natural natural En los procesos de diseño arquitectónico pueden ser aplicadas las ideas de la selección natural de la teoría de la evolución de Darwin. La selección de un diseño en la mente del arquitecto deriva de un proceso selectivo con distintas fases en el que se aplican sucesivamente diferentes criterios de selección en función del estado conceptual colectivo. En este sentido, el diseño presenta características análogas a los procesos generativos de naturaleza biológica. La aplicación de este modelo de selección debería tener como resultado un diseño bien adaptado a las necesidades. Sin embargo, este proceso selectivo de diseños se traduce frecuentemente en formas minimalistas extrañas a las necesidades y a menudo exentas de racionalidad. La razón que explica este comportamiento (T.M. Mikiten y N. A. Salingaros, 2000)12 reside en que determinados diseños se replican muy rápidamente sin una debida adaptación al contorno ecosocial. Este tipo de comportamiento tiene su paralelismo biológico en los virus, que se reproducen con mayor velocidad que las formas de vida más complejas ya que éstas presentan un proceso de autoorganización progresivo. Asimismo, los virus informáticos son programas pensados para destruir los sistemas informáticos establecidos según un acuerdo social. En definitiva, determinados estereotipos o «memes» (como entidades conceptuales que se propagan en el colectivo humano) parasitan el orden complejo de los entornos construidos. Estos estereotipos minimalistas poseen un bajo contenido de información fáctica, y rompen y arrasan el diseño tradicional que ha gobernado durante toda la historia de la civilización humana. Esta tendencia explicaría el cambio visual tan importante que han sufrido las ciudades a lo largo del siglo veinte. Memes y genesMemes y genes Memes y genesMemes y genes Memes y genes La cultura y la creatividad parecen estar sujetos a un orden evolutivo13. Tal como plantea Liane Gabora, las representaciones mentales (los memes formulados por Dawkins14 ) evolucionan en el tiempo como resultado de una exploración y una transformación adaptativa mediante mecanismos de variación, selección y transmisión. Los memes son estructuras conceptuales que, a diferencia de la información genética, no presentan en sí mismos una forma de replicación sino que son los individuos los que los renuevan continuadamente. Esta perspectiva evolutiva ya fue formulada por Thomas Henry Husley en 1880 y más recientemente por el biólogo Jacques Monod. Éste autor estableció que una idea transmisible constituye una entidad autónoma capaz de conservarse, crecer y ganar en complejidad15 y que además se encuentra sujeta a un proceso evolutivo. De hecho, la evolución conceptual y su vinculación a la teoría de la evolución de Darwin ha constituido un © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
87 ARQUITECTONICS debate que ha ocupado a filósofos y epistemólogos a lo largo de todo el siglo pasado. En esencia, la teoría memética entiende que el conjunto de representaciones mentales de los individuos de un concepto determinado establece una red de memorias distribuidas (que se encuentran en los cerebros de los individuos). Los memes están interconectados y van evolucionando como resultado de procesos de variación, selección y transmisión, a través de las distintas formas de comunicación cultural. La dinámica de las interacciones hace evolucionar continuadamente un meme (o el conjunto de memes vinculados a un concepto), no azarosamente, sino en determinadas direcciones, como si se tratara de una composición vectorial o como resultado de una recombinación memética. Al igual que en una población animal hay un pool genético de genes o alelos posibles para un mismo carácter, en la población humana un concepto presenta diversas representaciones o variaciones locales y/o individuales. Determinadas versiones del meme o recombinaciones de estas versiones se van imponiendo gracias a un proceso de selección natural porque son oportunas en un momento determinado ya que satisfacen las necesidades biológicas y culturales mientras que otras versiones o recombinaciones del meme (alelos meméticos) menos competitivos se desvanecen porque pocos individuos los comparten o porque dejan de ser funcionales. Se puede formular el concepto de paisaje o espacio memético como una esfera (en realidad se trata de una hiperesfera) en la que las versiones de un meme se encuentran representadas en puntos concretos, de forma que se sitúan más o menos cerca en función de la mayor o menor similitud entre las informaciones que contienen (a esta distancia se la conoce como distancia de Hamming16). Su representación muestra que la memoria de los memes y sus variedades se encuentra distribuida de forma difusa. Dos versiones muy distintas de un meme se encontrarían en las antípodas de esta esfera, a una distancia máxima17. La trayectoria de una corriente de pensamiento está restringida por las conexiones entre representaciones similares (versiones próximas del meme) o porque éstas se encuentran relacionadas en el espacio y en el tiempo, porque son contemporáneas en un contexto local o regional. Esta proximidad da lugar a que se incremente la probabilidad de que una variante determinada del meme se establezca en un contexto. En biología, una alta probabilidad de encuentro entre individuos de genotipos diferentes con relación a un carácter da lugar a la posibilidad de generación de un nuevo genotipo, obtenido por recombinación genética a través de la reproducción. Esta nueva variedad genética puede tener éxito en un contexto ecológico determinado e imponerse sobre los predecesores. La segregación geográfica de los memes juega en contra de su recombinación y da lugar a corrientes de pensamiento o escuelas diferenciadas. Si las versiones de un meme llegan a ser muy distintas podrían conceptualizarse como nuevas especies o memes diferenciados Sistemas y arquitectura © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
88 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente que, a su vez, pueden presentarse con sus respectivas versiones. Según esta perspectiva la cultura no es más que el resultado de un proceso evolutivo muy similar al establecido en los planteamientos recientes de la evolución que se derivan de la teoría de la evolución de Charles Darwin. O, dicho de otra manera, la teoría de la evolución se manifiesta en un segundo contexto: en la cultura humana. Contra esta perspectiva, los escépticos argumentan que no se ha resuelto aún la naturaleza neurofisiológica de los memes y que, por tanto, se trata de una especulación basada en paralelismos derivados de la biología. Sin embargo, sus defensores sostienen la teoría memética gracias a la solidez explicativa de la evolución de los conceptos. Por otro lado, argumentan que Darwin formuló la teoría de la evolución antes de conocer la naturaleza de los genes, sin que ello signifique que su teoría estuviera equivocada. La analogía entre la genética y la epistemología alcanza también otros planos. Así, en biología, se distingue entre genotipo y fenotipo; el término genotipo se refiere a la información genética en sentido estricto, mientras que el fenotipo es la manifestación externa del genotipo que viene modulada por el ambiente. En un contexto ecológico determinado se puede reconocer un polimorfismo de fenotipos. En el campo de los memes, se puede distinguir, asimismo, entre memotipo y fenotipo18. La implementación del memotipo se produce a través de una expresión, un discurso o una actuación sobre el mundo físico, lo que se traduce en uno de los fenotipos posibles. La expresión del meme es diversa en función de las cualidades del individuo que lo manifiesta y la vía de expresión que utilice. Otra idea fundamental en la teoría memética es que todo parece indicar que los memes de distintos conceptos parecen estar también interconectados entre sí, tanto en el plano individual como en el colectivo, adoptando una configuración organicista o sistémica. Una nueva figura conceptual que represente una innovación modifica las representaciones antiguamente relacionadas con el meme predecesor, que ahora se ha innovado. En el ámbito de un individuo aislado implicado en un proceso creativo o de diseño, la producción de una nueva representación condiciona el futuro puesto que el nuevo meme implica una redefinición de otros memes distintos vinculados al proceso creativo, como si la nueva representación tuviera un efecto de campo sobre las otras representaciones mentales vinculadas. Se trata de una replicación del meme, de carácter interno, que se produce en el individuo. Así, el meme innovado reconfigura de una forma espontánea otros memes que lo incluían de forma implícita. La replicación de los memes a escala social o colectiva parece seguir más a un patrón lamarkiano de la evolución. La transmisión de información sigue una ruta diferenciada del genotipo. Un meme puede pasar de un individuo a otro por vía fenotípica, a través de su manifestación en el fenotipo. En muchas poblaciones animales la transmisión de la información discurre tanto por vía genética como cultural. Para muchas especies la transmisión de © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
89 ARQUITECTONICS patrones de comportamiento entre generaciones sucesivas es un hecho reconocido por la etología. Así, por ejemplo, las adquisiciones culturales entre los chimpancés, sus habilidades adquiridas históricamente, se transmiten dentro de cada clan y configuran su propia cultura. Se han establecido paralelismos entre el origen de la vida y el origen de la cultura. Todo parece indicar que la vida en la Tierra se inició a partir de una solución acuosa de moléculas orgánicas organizadas en ciclos de reacciones. Estos ciclos debieron hacerse cada vez más complejos con una participación creciente de moléculas orgánicas. Por otro lado, los ciclos debieron estar acoplados unos con otros ya que debieron compartir especies químicas comunes, cediendo y absorbiendo energía entre unos y otros. En otros términos: en los inicios de la vida, la materia orgánica debía estar estructurada en una organización de tipo hipercíclico, formada por ciclos autocatalíticos acoplados. Por otro lado, la afinidad físico-química de determinadas grasas, los fosfolípidos, permitió la formación espontánea de las membranas que aislaron del exterior este conjunto de moléculas orgánicas y dieron lugar a las primeras protocélulas. Este aislamiento permitió una evolución hacia la mayor complejidad, así como la regulación interna mediante catalizadores. Sin embargo, lo crucial para el origen de la vida fue la capacidad de determinadas moléculas, responsables de la regulación de los ciclos, de hacer copias de sí mismas. Esta capacidad de replicación supone una innovación ya que da lugar al mantenimiento de una información genética responsable de la regulación del metabolismo y de la organización hipercíclica que mantiene su estructura, evoluciona y se va transmitiendo en el tiempo. Este material genético es capaz de gobernar las reacciones que se producen en los ciclos de catalíticos mediante catalizadores o enzimas. El principal escollo para aceptar esta hipótesis sobre el origen de la vida reside en la pregunta: cómo se puede producir algo tan complejo como una molécula capaz de replicarse a sí misma. La respuesta, pasa por entender que, aunque un suceso sea improbable, este puede ocurrir y, si se ha producido, el patrón emergente se ha mantenido y ha dado lugar a una cadena de hechos ya menos improbables, basados en las propiedades que esta innovación supone. Liane Gabora, entre otros autores, defiende que el origen de la cultura deriva también de la capacidad de replicación de las representaciones mentales. Las evidencias comprobadas en el origen de los memes en la primera infancia parecen defender este paralelismo, y estos mecanismos son muy probablemente los que se establecieron en los orígenes de la evolución cultural humana. En el niño se establecen memes primarios que con el tiempo se acoplan entre sí. Un objeto es inicialmente asociado con una característica que se deriva de la observación o de la experiencia perceptiva. El mismo objeto presentado, con una nueva característica, se implanta inicialmente como un meme diferente. De alguna manera se produce en el cerebro del niño la asociación entre los dos memes, con lo que se generaliza que un mismo objeto pueda presentar varias características alternativas. La asociaSistemas y arquitectura © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
90 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente ción entre los objetos y sus cualidades se universaliza en forma de un meme bien establecido: un objeto puede presentar múltiples características, unas alternativas y otras complementarias. Esta forma de esquematizar o estructurar la información representa ventajas de ahorro energético, de bits de información y de tiempo de procesamiento. Esta estrategia es muy parecida a la que se establece en los algoritmos de los programas informáticos, así como en la replicación del material genético responsable de la regulación del metabolismo celular. La diferencia básica entre el mecanismo de replicación de los memes y el de la información genética está en que el material genético incorpora en sí mismo el procedimiento que hace posible su duplicación. Así, por ejemplo, la ADN polimerasa es una enzima que interviene en la síntesis del ADN a partir de un modelo preexistente. La secuencia de información que determina la forma de esta proteína se encuentra codificada también en el ADN. Los memes, sin embargo, no contienen, que se sepa, este mecanismo intrínseco de replicación de la información. La replicación de los memes se produce en el desarrollo de cada individuo en función de sus experiencias. El aprendizaje y la cultura permiten que la sociedad en su conjunto mantenga, reproduzca e innove las representaciones mentales. Llegados a este punto se puede afirmar que los procesos creativos son femotipos o expresiones de un conjunto de memes dominantes. El proceso de selección de diseños, entendido como un proceso de selección natural evolutivo, se produce a diferentes niveles. En un primer estadio la selección de estilos proviene del conjunto de la sociedad, a través de la valoración de lo que es adecuado según las preferencias de los consumidores, las restricciones de la industria de la construcción (y de la ingeniería) y las ideas dominantes entre el colectivo de profesionales de la arquitectura. Una segunda fase el filtrado se produce en la mente del arquitecto un según amplio rango de criterios de selección que conducen a la racionalidad, a la mejor solución (por tanto, este sería el proceso natural del diseño arquitectónico). Pero la impregnación de los estereotipos, de dictados estilísticos arbitrarios, alejados a menudo de las necesidades de los usuarios aniquila este proceso de diseño y da lugar a resultados discutibles al menos desde el punto de vista de la utilidad, la belleza y la durabilidad o solidez de la obra diseñada. Esta tendencia se repite una y otra vez en cada proyecto, sin existir un sistema que la controle e ignorándose las desastrosas consecuencias de las decisiones tomadas. II.6 Tradición y Patterns en ArquitecturaII.6 Tradición y Patterns en Arquitectura II.6 Tradición y Patterns en ArquitecturaII.6 Tradición y Patterns en Arquitectura II.6 Tradición y Patterns en Arquitectura Según los postulados de Cristopher Alexander19 y su escuela, el diseño arquitectónico debería basarse en la aplicación adecuada de pautas ( patterns ) más o menos repetitivas, seleccionadas a lo largo de la historia de © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
91 ARQUITECTONICS la civilización, que hayan demostrado tener éxito para solucionar las necesidades de las personas a la vez que ofrezcan resultados sólidos y estéticamente atractivos. Por pauta se entiende alguna regularidad en alguna dimensión. Algunos estudios muestran cómo las arquitecturas tradicionales obedecen a determinadas normas que son intrínsecamente matemáticas. Ejemplo obvio de lo que se viene diciendo es la presencia de unidades visuales repetitivas con una simetría lineal y rotacional o también la repetición de formas o motivos en distintas escalas en un edificio a modo de estructura fractal. Las pautas no sólo se circunscriben a los edificios sino que abarcan los espacios urbanos, a los que se aplica una pauta parecida para solucionar un determinado problema o cubrir una necesidad. En definitiva, el proceso de diseño debería basarse en la reutilización del conocimiento, de las pautas que han sido usadas ya con éxito históricamente. La arquitectura actual es deficiente desde los puntos de vista práctico y estético. Los ambientes construidos del pasado de muchas ciudades presentan un sentido de la totalidad y de la armonía20. Los espacios entendidos como un todo favorecen el uso del lugar y la calidad de vida. Cada nueva construcción, calle, plaza o hasta el detalle de una ventana deben estar diseñados para integrarse en el entorno, ya que han de formar parte del mismo y han de contribuir a crear un continuo de estructura. El lenguaje de pautas ( Pattern Language ) creado por Cristopher Alexander y sus colaboradores, es un método conceptual que permite al diseñador identificar y visualizar los elementos que se encuentran interrelacionados, y las relaciones de éstos con el entorno construido, fomentando así el sentido del lugar. El objetivo es que el diseño de las actividades, edificios, espacios y paisajes dé lugar a una totalidad coherente, bella y viva para los residentes y usuarios. Así, se consigue la recuperación del sentido del lugar que ha de contribuir a reconciliar a la gente con su entorno construido. Las pautas tienen un doble carácter, práctico y descriptivo. Es descriptivo en el sentido que un determinado elemento del entorno construido contribuye a interpretar el sentido que tiene un entorno (por ejemplo, el grado en que un espacio es público, la importancia de una entrada principal, la valoración de lugares destacados o significativos, etc.). Por otra parte, las pautas presentan un carácter práctico ya que sugieren cómo puede diseñarse un elemento de forma concreta, respetando, por ejemplo, la importancia de los límites que son significativos para decidir cuáles serán las mejores entradas y rutas. Los lugares que «funcionan» están compuestos por muchos patterns interelacionados que trabajan sinérgicamente para generar un gran todo más que partes individuales21. Cristopher Alexander y sus colaboradores realizaron, ya en 1977, una recolección de 253 pautas en arquitectura y urbanismo22 organizadas en tres grandes grupos según su dimensión. Veamos algunas de éstas considerando que las cifras que se proponen son indicativas: Sistemas y arquitectura © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
92 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente 1. Pautas que describen el entorno a gran escala: comunidades de 7.000 habitantes (12), trabajo en la comunidad (41) puesto que el barrio ha de incluir una diversidad de usos que permita que sus vecinos trabajen cerca de donde viven en contraposición al funcionalismo. 2. Pautas que describen los edificios y grupos de edificios: espacios abiertos positivos (106), edificio principal (99), y zonas verdes accesibles (60) (que como norma han de ser accesibles a los vecinos en un tiempo de recorrido a pie de tres minutos). 3. Pautas de describen los detalles del edificio individual: edificios con un límite de cuatro plantas (21) aunque algunos edificios pueden exceder este límite siempre que no estén destinados a vivienda, columnas en las esquinas (212), estructura del edificio siguiendo los espacios sociales (205). Para cada problema de diseño es importante escribir un lenguaje de pautas que empieza con los de mayor tamaño y que va incorporando las pautas de extensión más reducida. Será necesario revisar las pautas establecidas y, cuando sea preciso, se deberán incorporar otras nuevas, considerando siempre el valor intrínseco del contexto preexistente. Las pautas listadas, no son verdades inmutables sobre principios de diseño sino un método para conseguir que las partes constituyan una totalidad. El proceso de diseño ha de incorporar la participación de los agentes implicados, de forma que el establecimiento de pautas sea el resultado de un proceso de diálogo entre el arquitecto, los clientes, los usuarios y el lugar. Según Alexander, en contra de la arbitrariedad del diseño actual, las obras arquitectónicas deberían inspirarse en el orden funcional de los sistemas naturales. Alexander desarrolla la teoría según la cual la materia converge hacia estructuras coherentes. Basándose en la teoría de la complejidad argumenta que en todas las estructuras del universo son aplicables unas parecidas leyes generales. Este orden se demuestra empíricamente en la adecuación de las estructuras de los seres vivos y de los sistemas naturales en general para adaptarse a las restricciones de su entorno. Defiende que en todos los sistemas complejos y bien adaptados gobierna un orden similar, incluidos también los artefactos y las obras humanas. Los diseños de ciudades, construcciones y artefactos que han tenido un éxito histórico y han pervivido derivan de la aplicación intuitiva de estas leyes generales. La calidad del arte, la construcción y los artefactos en general, dependen no sólo de la adecuación de su estructura en forma y tamaño, sino también de su capacidad para favorecer el desarrollo y el bienestar humanos. Se trata entonces que el proceso de diseño tenga como resultado una estructura «viva» capaz de sobrevivir y adaptase a las nuevas circunstancias. Entiende, sin embargo, que esta transformación conceptual de la naturaleza del diseño sólo es posible a través de un cambio conceptual por parte de la sociedad. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
93 ARQUITECTONICS La ruptura del orden y con el hombre del movimiento modernoLa ruptura del orden y con el hombre del movimiento moderno La ruptura del orden y con el hombre del movimiento modernoLa ruptura del orden y con el hombre del movimiento moderno La ruptura del orden y con el hombre del movimiento moderno La escuela de Cristopher Alexander, denominada escuela neotradicionalista, argumenta que el movimiento moderno y sus expresiones arquitectónicas representan un hecho excepcional y al mismo tiempo negativo en la historia de la arquitectura. Dividen la arquitectura en dos grandes tendencias: la arquitectura natural y la arquitectura moderna. Esta división obedece al hecho que la totalidad de la arquitectura tradicional, vernácula y, en general, la buena arquitectura que se ha podido hacer al margen del movimiento moderno se basa en leyes naturales, que han sido aplicadas ya sea de forma intuitiva o ya de forma expresa, por los arquitectos y maestros del pasado23. Por contra, la arquitectura moderna rompe con los arquetipos existentes hasta ese momento, tal vez como una reacción ante los excesos ornamentales del siglo diecinueve, para establecer una arquitectura expresamente contraria a las pautas de diseño establecidas en el oficio que alcanza los albores históricos de la arquitectura. Esta forma de proceder presenta consecuencias de tipo ideológico distantes del humanismo o el ecologismo, puesto que se abona la idea de un hombre dominador de la naturaleza (y de los otros hombres) a su capricho. La justificación del carácter antinatural de la arquitectura moderna, que por otro lado se sigue practicando en todo el mundo, se basa en dos criterios: en la falta de respuesta emocional delante de la obra y por la desconexión profunda entre su orden arquitectónico y la naturaleza. Las obras arquitectónicas despiertan emociones cuando son confortables y el usuario se identifica con ellas si producen seguridad, confianza, bienestar, primero en el nivel de la escala más próxima al usuario y después en los otros niveles de escala de la obra arquitectónica. Esta conexión de escalas sólo es posible si existen motivos que las conecten y factores de proporcionalidad no lineal parecidos a los del orden natural. Por el contrario, la arquitectura moderna promueve la tensión emocional mediante elementos rectilíneos y cortantes, ángulos rectos y superficies planas y vacías, con un orden a pequeña escala que parece estar prohibido, sin contrastes entre el interior y el exterior y entre espacios complejos y simples con distinta funcionalidad, elementos que se producen arbitrariamente en las diferentes escalas y que a menudo no responden a ninguna necesidad funcional. En el ámbito estructural, el orden se minimiza, las partes están aisladas y no presentan interconexiones bien definidas, las uniones y los gradientes para los cambios de actividades son suprimidos, las estructuras exteriores se presentan desafiando el orden del entorno con expresiones agresivas y desmesuradas, con una simetría bilateral a gran escala, sin un escalamiento adecuado de estructuras intermedias, y éstas, de existir, aparecen ausentes de elementos conectores entre los diferentes niveles que permitan interpretar un orden o armonía en la obra arquitectónica. Sistemas y arquitectura © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
100 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente Tal como se deduce de este cuadro, las variables T y H se encuentran relacionadas, lo que justifica que en el proceso de diseño sea necesaria la elección de alternativas que permitan una maximización de ambas variables. Las decisiones que se tomen para aumentar la temperatura arquitectónica han de considerar en qué medida queda afectada la armonía. En la figura adjunta se reproducen los valores de T y H estimados para tres casos extremos. El primero muestra una situación en la que un valor alto de T acompañado de un bajo valor de armonía H tiene como resultado una arquitectura naif (Simon Rodia, Watts Towers, Los Angeles, 1954). Se trata de una experiencia de autoconstrucción que Rodia inició en 1921 y finalizó en 1954 y en la que utilizó materiales sencillos como mortero, grava, metal y materiales de reciclaje como latas y botellas; el resultado que muestra un alto grado de temperatura (T=10) pero un valor bastante bajo de armonía (H=4). El segundo ejemplo muestra un buen equilibrio entre las dos variables. Se trata del edificio Carson, Pirie, Scott de Louis Sullivan, en Chicago (1899), en el que se conjugan una funcionalidad y estructura bien armonizadas con una decoración rica en detalles. En el tercer ejemplo se muestra un caso extremo de la arquitectura moderna, Notre Dame du Haut de Le Corbusier, en Ronchamp (1955), en el que tanto la armonía como la temperatura arquitectónicas presentan valoraciones muy bajas. En tanto la temperatura y la armonía presentan una relación, Salingaros propone un indicador denominado vida arquitectónica que se obtiene del producto de estas dos variables. Las grandes obras de la historia de la arquitectura muestran una combinación adecuada entre la temperatura y la armonía en cada nivel de escala. Así, es frecuente que el nivel más bajo de escala sea más rico en detalles y colores lo que aumenta la temperatura arquitectónica, aun sacrificando en parte la armonía. En las escalas superiores se suele producir una reducción de la temperatura a favor de la armonía H5= Grado de armonización de los colores Valoración alta para colores lisos o combinaciones bien armonizadas en función del balance de color conseguido PAUTAS EFECTOS SOBRE T I/O H Simetrías bilaterales, translacionales y rotacionales aumento de H al facilitar el reconocimiento Yuxtaposición de diferentes materiales reducción de H por rotura de simetría Composición con formas distintas y próximas o composición incoherente reducción de H al crear ambigüedad Uso de elementos de conexión entre formas para dar lugar a coherencia aumento de H por aumento de la relación transitiva entre formas Uso de tonalidades bien conjuntadas de un color para conectar elementos Aumento de H y reducción de T5 Uso de simetrías en las diferentes escalas aumento de H manteniendo T constante Ausencia de curvas, detalles y colores reducción de T y aumento de H Presencia de formas diversas sin coherencia mutua o expresamente arbitraria reducción de H Decoración excesiva reducción de H y aumento de T Adición de detalles y color aumento de T y reducción de H © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
101 ARQUITECTONICS con el uso, por ejemplo, de las simetrías. Cabe decir que no son deseables unos valores muy altos de armonía puesto que es mejor que haya un cierto grado de azar y de temperatura en el diseño para evitar la sobrecarga sensorial. Un buen diseño se caracteriza por un equilibrio de temperaturas y armonías en cada una de las escalas para que así también el conjunto sea equilibrado. Sistemas y arquitectura Construcción Lugar Fecha T H L C Partenon Atenas s V aC 7 8 56 14 Baptisterio Pisa s XI/XIV 7 8 56 14 Alambra Granada s XIV 10 9 90 10 Basílica de San Pedro Roma s XVI/XVII 10 6 60 40 Grande Place Bruselas 1700 9 7 63 27 Carson, Pirie, Scott Chicago 1899 7 8 56 14 Casa Batlló Barcelona 1906 8 5 40 40 Watts Towers Los Angeles 1954 10 4 40 60 Notre Dame du Haut Ronchamp 1955 1 2 2 8 Terminal TWA Nueva York 1961 3 2 6 24 Centro Pompidou París 1977 6 4 24 36 Figura: Valores de temperatura (T), armonía (H), vida (L) y complejidad (C) de algunos edificios emblemáticos. Selección realizada a partir de Salingaros, N.A. (1997): Life and Complexity in Arquitecture From a Thermodynamic Analogy. Physics Essays, Vol.10. pp 165-173. Physics Essays Publications. Temperatura y armonía arquitectónicas 7 7 10 10 9 7 8 10 1 3 6 8 8 9 6 7 8 5 4 2 2 4 0 5 10 15 20 Partenon Baptisterio Alhambra Basílica de San Pedro Grande Place Carson, Pirie, Scott Casa Batlló Watts Towers Notre Dame du Haut Terminal TWA Centro Pompidou T (0-10) + H (0-10) T H © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
102 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente Simon Rodia Watts Towers (Los Angeles,19 54) H=4 T=10 L=40 C=60 Louis Sullivan Carson, Pirie, Scott (Chicago, 1899) H=8 T=7 L=56 C=14 Le Corbusier Notre Dame du Haut (Roncham p, 1955) H=2 T=1 L=2 C=8 © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
103 ARQUITECTONICS La complejidad es el cuarto atributo de calidad arquitectónica que propone Salingaros. El uso del color, del contraste de tonos, los detalles en el nivel de escala inferior o las curvas contribuyen a producir complejidad. Su valor se deduce de la temperatura y armonía arquitectónicas a partir de la expresión C= T·(10-H). La complejidad se valora en una escala de 0 a 100, que va desde diseños apagados o monótonos (de baja puntuación) hasta los más complejos que pueden alcanzar la incoherencia si las valoraciones son muy elevadas. La complejidad resulta del producto de la temperatura arquitectónica (T) con el déficit de armonía (10-H). El déficit de armonía representa la entropía arquitectónica S entendida como un grado de aleatoriedad en la aplicación de las pautas arquitectónicas en el diseño. Entonces la complejidad resulta de la combinación de la temperatura arquitectónica con la entropía (C = T·S). Las arquitecturas poco armoniosas, con un exceso de detalles, se muestran como muy complejas (por ejemplo las Watts Towers de Los Angeles) como cabría esperar de su alto grado de entropía, por falta de coherencia de las pautas arquitectónicas. Al contrario, las obras muy armoniosas por la presencia, por ejemplo, de simetrías que además sean frías, dan lugar a valores bajos de complejidad. En las fotografías se muestra la sencillez del diseño del Seagram Building de Nueva York que en el trabajo de Salingaros se califica con T = 1, H = 8, L = T·H = 1·8 = 8 y C = T·(10-H) = 1·(10-8) = 2. Sistemas y arquitectura Figura 12: Mies van der Rohe & P. Johnson: Seagram Building. Nueva York, 1954-58. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
104 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente El análisis de la relación entre vida arquitectónica y complejidad hecha para edificios emblemáticos muestra la tendencia general de los edificios históricos a presentar valores de vida arquitectónica altos y de complejidad moderados o bajos. Estas construcciones no presentaban sólo un objetivo funcional. El esfuerzo material y de tiempo invertido en su construcción revelan un interés que va más allá del utilitarismo y que se dirige al nivel emocional y simbólico. Los edificios representativos de la arquitectura moderna se muestran, en cambio, con valores bajos tanto de vida como de complejidad, porque presentan, en general, valores bajos de temperatura arquitectónica. Análisis más amplios mostrarían probablemente que buena parte de la arquitectura del siglo XX se encuentra en la misma situación. El segundo principio de la termodinámica muestra que en un sistema físico como una máquina térmica la energía libre disponible y efectiva para producir trabajo (DG) es igual a la diferencia entre la energía aportada al sistema e inicialmente disponible (entalpía, DH) y la energía perdida que se invierte en producir desorden o entropía (DS). La cantidad de energía perdida en entropía es mayor cuanto mayor sea la temperatura del sistema (T·DS). El segundo principio se resume entonces con la siguiente expresión: DG = DH-T·DS. Se puede establecer una analogía entre un sistema termodinámico y un sistema arquitectónico por aplicar el mismo principio. La diferencia inicial básica entre ambos es que el sistema arquitectónico no usa unidades específicas y éstas son de tipo dimensional y discontinuas mientras que en los sistemas termodinámicos los valores de las variables son continuos. 5656 90 60 63 56 4040 2 6 24 1414 10 40 27 14 40 60 8 24 36 0 20 40 60 80 100 Partenon Baptisterio Alhambra Basílica de Sa... Grande Place Carson, Pirie, ... Casa Batlló Watts Towers Notre Dame d... Terminal TWA Centro Pompidou L C Vida (L) y Complejidad (C) © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
105 ARQUITECTONICS Las equivalencias propuestas entre los dos sistemas son las siguientes: Sistemas y arquitectura Vida en relación a la complejidad 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10203040506070 Complejidad Vida Alhambra Partenon Baptisterio Carson Watts Towers C.Pompidou TWA Notre Dame du Haut Grande Place Casa Batlló sistema arquitectónico sistema termodinámico (por ejemplo una máquina térmica) justificación de la analogía temperatura arquitectónica (T) temperatura (T) temperatura arquitectónica como medida cuantitativa de la abundancia de recursos de diseño (T=ΣTi ) (escala 0-10) armonía arquitectónica (H) estructura funcional, orden del sistema material que hace más eficiente a la máquina termodinámicamente (equivalente a información acumulada en la estructura) armonía arquitectónica como medida de la aplicación de pautas (simetrías, repetición de formas a las distintas escalas, conectividad de piezas en la estructura, armonización de colores y tonos,..) © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
106 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente entropía arquitectónica (S) entropía (S) valor de aleatoriedad de la aplicación de pautas en el diseño. Es un parámetro opuesto a la armonía (H). S=10-H (escala 0 a 10) Complejidad arquitectónica (T·S) T·S Energía que se invierte en desorden molecular (dependiente de la temperatura) Producto de la abundancia de recursos de diseño que contribuyen a la temperatura arquitectónica (T) por la entropía arquitectónica (S) o aleatoriedad de la aplicación de pautas de diseño entalpía arquitectónica entalpía: ∆Ht=∆G +T·∆S energía disponible a priori (energía total aportada a la máquina térmica) Representa todos los recursos de diseño aportados que contribuyen tanto a la vida arquitectónica como a la complejidad. Es la suma de los valores de la vida arquitectónica más la complejidad (L+C). En el modelo se le da un valor máximo arbitrario de 100. Este valor se obtendría si T=10 de forma que 10·T =100 vida arquitectónica (L) o energía arquitectónica energía libre (G) disponible descontada la entropía (T·S). Es la energía útil para producir trabajo en una máquina térmica Resultado de la aplicación de los recursos de diseño (10·T) menos la complejidad (entropía o neguentropía como recursos sacrificados en obtención de armonía). Es equivalente al trabajo termodinámico de una máquina y indica los resultados efectivos del diseño (trabajo efectivo obtenido con el diseño) Expresiones fundamentales del sistema arquitectónico Expresiones fundamentales del sistema termodinámico Justificación/ejemplos L=10·T-C L= T·H Vida arquitectónica (L) como resultado de la aplicación de recursos de diseño (T) menos la complejidad obtenida por la aplicación de pautas. de diseño. ∆G = ∆H-T·∆S La energía disponible para producir trabajo resulta de la energía inicialmente disponible menos la energía usada en la creación de desorden en el sistema Diseños con pocos recursos de detalle a la escala inferior (diseños fríos) que apliquen además pautas poco coherentes obtienen valores de vida arquitectónica muy bajos (propios de la arquitectura moderna) Diseños ricos en detalles de color, curvas, elementos pequeños perceptibles y asimétricos,... combinados con pautas coherentes y bien enlazadas en las distintas escalas obtienen valores de vida arquitectónica altos. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
107 ARQUITECTONICS Sistemas y arquitectura C=T·S C=T·(10-H) Complejidad como valor negativo de la vida arquitectónica T·∆S Energía perdida por el sistema en desorden molecular (entropía S). Depende de la temperatura del sistema Diseños con una alta temperatura de diseño y a la vez desordenados (de alta entropía o poca armonía) muestran una alta complejidad que los hace poco comprensibles o incoherentes. Diseños con temperaturas altas y bien pautados (armonía alta por la presencia de simetrías por ejemplo) presentan un valor de complejidad moderado que tiene como resultado diseños comprensibles y coherentes. La arquitectura moderna utiliza valores de T bajos y de entropía bajos (alta armonía). El resultado es una baja complejidad. Sin embargo la vida arquitectónica sigue siendo baja puesto que el término 10·T de la expresión L=10·T-C también es bajo. La arquitectura tradicional y vernácula así como determinadas obras de la arquitectura moderna presentan valores de complejidad bajos o medianos pero temperaturas altas por la abundancia de recursos de detalle con lo que obtiene buenos resultados de vida arquitectónica L. S=10-H Entropía Entropía arquitectónica derivada de la aplicación inadecuada (deseada o no) de pautas. H=10-S Si L=10·T-C, L= T·H y C=T·S entonces T·H = 10·T-C T·H = 10·T-T·S T·(10-S) = T·H H=10-S Neguentropía Armonía como función opuesta a la entropía sistema físico termodinámico ∆G = ∆H-T·∆S energía libre = energía disponible - pérdidas sistema congelado T=0 ∆G=0 sistema activo T= valor ∆G= valor sistema arquitectónico L=∆G C=T·∆S ∆H=10·T L=10·T-C Vida arqui.=temperatura arquitec-complejidad arquitecturas frías T? 0 L?0 arquitecturas vivas 0<T<=10 0<L<=100 © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
108 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente Relación entre Vida arquitectónica (L) y Complejidad (C) 0 2 4 6 8 10 12 Partenon Hagia Sofia Dome of the Rock Capilla palatina Phoenix Hall Templo Konarak Catedral Baptisterio Alhambra Basílica de San Pedro Taj Majal Grande Place Maison Horta Carson, Pirie, Scott Casa Batlló Fallingwater Watts Towers Notre Dame du Haut Seagram building Terminal TWA Salk Institute Opera House Facultad de medicina Centro Pompidou Foster Bank Temperarura (T) y armonia (H) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Vida y Complejidad T H L C Complejidad / Vida arquitectónica y = -3,5042x + 80,117 R2 = 0,6683 R=-0,81745 -20 0 20 40 60 80 100 0102030 Complejidad Vida © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
109 ARQUITECTONICS 1 Brown, A. (2001): Architecture as system: the book , en http://www.geocities.com/archinode/index.htm 2 Ver Toulmin, S.(1977). La compresión humana. El uso colectivo de los conceptos . Capítulo 4, Alianza Universidad, Alianza Editorial, Madrid. 3 Weinberg,G.M: “Una aproximación por computadores a la teoría general de sistemas,” en Bertalanffy et al. (1978): Tendencias en la teoría general de sistemas . Alianza Universidad, Alianza Editorial, Madrid. 4 Obra citada, página 283. 5 Ver J.L. Lemke (1993): Discourse, Dynamic, and Social Change en Language as Cultural Dynamic . Special issue of Cultural Dynamics, M.A.K. Halliday, Issue Editor. 6 Ver J.L. Lemke: obra citada, 1993. 7 Jay L. Lemke en: «Discourse, Dynamics, and Social Change». Cultural Dynamics 6(1): 243-275. [Special issue, Language as Cultural Dynamic, M.A.K. Halliday, Issue Editor]. 1993. 8 Esta teoría, atribuible a M.A.K. Halliday, J.L. Lemke y a P. Thibault entre otros autores deriva de los estudios de semántica de textos, inspirados en los trabajos pioneros de lingüística social de M. Bakhtin y en la más reciente semántica funcional de Halliday. Ver la revisión sobre este tema en J. L. Lemke 243Sistemas y arquitectura Entropía / Complejidad y = 3,5985x + 7,269 R2 = 0,3045 R= +0,5518 0 10 20 30 40 50 60 70 0246810 entropía complejidad © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
117 ARQUITECTONICS produce su simplificación. Esta perspectiva no nos puede conducir a planteamientos erróneos según los cuales la regulación mutua entre los distintos niveles tróficos actuaría al fin regulando las relaciones del hombre sobre el ecosistema. Desde el punto de vista ecológico el comportamiento del hombre es inédito en la naturaleza puesto que las innovaciones humanas presentan unas características inéditas para los ecosistemas. La existencia de mecanismos de autorregulación entre niveles tróficos no significa que no pueda producirse el colapso del sistema. La propia realidad del estado de la biosfera nos lo muestra con muchos ejemplos. En el sentido termodinámico, la acción del hombre sobre los ecosistemas se traduce en una aceleración de los flujos de materia y energía que da lugar a un mayor desorden (entropía) e incertidumbre en el entorno. El resultado es la simplificación de los ecosistemas, tanto los explotados como los que son receptores de los residuos de la actividad humana. III.2III.2 III.2III.2 III.2 La ciudad como ecosistemaLa ciudad como ecosistema La ciudad como ecosistemaLa ciudad como ecosistema La ciudad como ecosistema La ecología, basándose en la teoría ecológica, ha evidenciado ciertos paralelismos entre los procesos y leyes de los ecosistemas naturales y los sistemas urbanos. Esta constatación es resultado de la naturaleza de la ciencia ecológica como ciencia de síntesis, pues se pueden aglutinar una serie de hechos y conceptos propios de la teoría ecológica que son aplicables en otros contextos como son las ciudades o en otros sistemas humanos de otros momentos de la historia ecológica. Cabe reconocer, sin embargo, que el enfoque es incompleto y abierto, y que no puede abarcar toda la realidad y complejidad de la realidad urbana. Otras disciplinas se encuentran en la tarea de entender el fenómeno urbano como un sistema de relaciones. Esta perspectiva concibe la ciudad como un sistema abierto que presenta unos intercambios y una dependencia del exterior por lo que respecta a la materia y la energía, con una estructura compleja, una comunidad biológica conformada por las poblaciones de animales y vegetales incluida la población humana, una estructura que se manifiesta con artefactos construidos por el hombre como edificios, calles, infraestructuras de abastecimiento y de saneamiento, y un metabolismo interno que renueva las estructuras y dinamiza el sistema en su conjunto. De forma muy simplificada se pueden formular algunos principios sobre el sistema urbano, en concreto2: - La ciudad presenta un medio fisiográfico definido que condiciona su extensión y estructura (clima, suelos, orografía, hidrología,...). - Presenta una biocenosis o comunidad de organismos entre los cuales el hombre aparece como controlador de las diversas especies a través de sus actividades. - Su estructura (o forma) es compleja y cambiante dependiendo básica Hombre y biosfera © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
118 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente mente de las condiciones físicas y biológicas y de las decisiones humanas, lo que condiciona en parte su forma y extensión así como la vida de sus habitantes. - La ciudad presenta un metabolismo similar al de un organismo vivo. La ciudad importa materia y energía, en forma de alimentos, materiales de construcción, energía de distintos tipos, agua e información, y exporta residuos sólidos, aguas residuales, productos, información, etc. Por tanto, es un sistema abierto y muy heterotrófico ya que depende de forma muy importante de los recursos del territorio exterior (derivados de la agricultura, ganadería, pesca, recursos minerales, productos de otras ciudades, información científica, tecnológica, cultural, financiera,...) situados en lugares más o menos alejados. - En el interior de la ciudad se producen unos flujos heterogéneos de materia y energía variables según las zonas debido a condicionantes físicos, a las decisiones políticas y a las actividades humanas (industrial, comercial,...). Consecuentemente, el sistema urbano no es homogéneo en su extensión como resultado de este flujo heterogéneo. La heterogeneidad se reconoce por la diferenciación de distintas zonas ecológicas que se manifiestan por el cambio de la estructura y de factores ambientales y sociales, heterogeneidad que se puede plasmar en un mapa ecológico. - En el sistema urbano circula también una información que regula los flujos internos, el diseño y función de las estructuras y los intercambios con el territorio cercano o muy lejano. Cabe añadir que los factores de tipo ambiental condicionan la calidad ambiental de la población urbana. Sin caer en un determinismo de esta clase es evidente que, además de otros factores de tipo psicológico, social, cultural y económico, las características ecológicas del medio urbano condicionan la calidad de vida de sus habitantes. De hecho, se han realizado distintas aproximaciones integrales en las que lo ecológico, psicológico y social se consideran conjuntamente.3 CIUDAD DIFUSA CIUDAD COMPACTA FLUJO DE ENTROPÍA FLUJO DE ENTROPÍA Impactos ambientales Incertidumbre en el entorno Impactos ambientales reducidos Meno s incertidumbre en el entorno © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
119 ARQUITECTONICS Información y ecosistema urbanoInformación y ecosistema urbano Información y ecosistema urbanoInformación y ecosistema urbano Información y ecosistema urbano Los flujos de materia y energía en el ecosistema urbano se encuentran canalizados en función de la información que circula. A parte de la información genética disponible en el ADN de los seres humanos y otros organismos de la ciudad, en el ecosistema urbano circula información cultural que condiciona los flujos de materia y energía. Cabe decir que los intentos de cuantificación y distinción de las rutas que sigue la información es un tema no resuelto, ya que la información presenta una complejidad muy elevada y se resiste a un análisis comprensible. Sin embargo, es muy importante dilucidar la cantidad y distinguir los flujos de información ya que el contenido de información es un indicador muy interesante para conocer la complejidad del ecosistema urbano. En todo caso se ha asociado la información del sistema a dos conceptos concretos: el de diversidad del sistema y el de los flujos de potencia de la energía. Cuanto más diverso en elementos sea un sistema más complejidad acumula y, por tanto, presenta un alto contenido de información. Un sistema complejo es muy eficiente por lo que respecta a los usos de los recursos materiales y energéticos ya que posee un número elevado de circuitos de regulación y control. El resultado de todo ello es que un sistema con una alta diversidad de elementos, complejo y rico en información, es un sistema estable y bien regulado. Podemos preguntarnos qué tipo de elementos son significativos en este contexto informativo. En concreto los individuos y sus atributos, y las actividades que presenten circuitos de relación y de regulación con los individuos y otras actividades. Por otro lado, en el ecosistema urbano se generan artefactos que acumulan información. De un lado la forma de la ciudad, sus estructuras e infraestructuras (edificios, canalizaciones, etc.) y la información acumulada en soportes materiales ( software , libros, etc.) serían elementos significativos informativamente en el sistema urbano. Como escribe Salvador Rueda4 el hombre puede ser considerado como un ente poliédrico de múltiples caras que intercambia información con otros hombres a su vez poliédricos. Además, las organizaciones, como un nuevo poliedro surgido de la asociación de los individuos, presentan asimismo interconexiones con superestructuras similares con las que intercambian información funcional y operativa para su funcionamiento en el contexto del medio urbano. Por otro lado, la administración, las grandes corporaciones y organizaciones internacionales así como la legislación trazan las reglas del juego que se han de seguir para el intercambio de información. El mismo autor ha propuesto una serie de elementos portadores de información que pueden describir la diversidad del sistema urbano. Cada uno de ellos presenta un grado de diversidad en sí mismo en función de sus características. La integración de estas diversidades puede iluminar el grado de diversidad de un sistema del nivel jerárquico que se quiera (barrio, ciudad, Hombre y biosfera © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
120 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente pueblo, territorio,...) aportando información de la densidad y mixticidad de usos. Los elementos generadores de diversidad propuestos por este ecólogo son los siguientes: 1. Diversidad biológica: número de especies presentes. Dependerá en buena parte de las zonas verdes existentes y de su calidad. 2. Acumulación de información reglada: riqueza y eficacia del sistema educativo y de otros centros de formación reconocidos. Los títulos académicos actúan como elementos diferenciadores y descriptores del individuo respecto a su información acumulada. 3. La diversidad de profesiones. 4. Estructura de las clases de edad: sobretodo por lo que hace a la convivencia de diversas generaciones en un mismo tiempo dada la importancia de la acumulación de la información de los grupos de más edad sobre los de menor edad. 5. Diversidad de rentas: como indicación del grado de segregación social y de los intercambios de la renta entre las clases. 6. Complejidad de la sociedad civil: las entidades asociativas dan respuesta a las expectativas sociales y al funcionamiento general del sistema en tanto que condicionan las decisiones. Un alto grado de diversidad de asociaciones significa un alto grado de control y regulación del sistema. 7. La diversidad de usos del territorio: residencial, zonas verdes, equipamientos, industriales, etc.). 8. La ocupación del espacio para actividades económicas: según la diversidad de tipología y los sectores de actividad. 9. Poder organizado (político, legislativo, económico, judicial, sindical, gremial, investigación,...): como formas organizadas de gran poder de decisión y que condicionan en buena parte el funcionamiento del sistema, la acumulación de información, de control del presente y del futuro. La diversidad H del sistema resultaría, pues, de la suma de las diversidades de cada uno de los elementos generadores de diversidad citados anteriormente (H = Ó Hi). Sin embargo, cabe decir que esta es una simplificación que exige un posterior análisis puesto que el peso de cada factor no es equivalente. Además, algunos elementos de diversidad están correlacionados entre sí ya que al aumentar la diversidad de uno de los elementos aumentan en un grado concreto otro u otros elementos generadores de diversidad. Tampoco debe ignorarse la importancia del mantenimiento en el tiempo de la diversidad (su persistencia) y el espectro o peso relativo de cada uno de los elementos generadores de diversidad. A pesar de todo ello este indicador H puede ser de interés en tanto el aumento de su valor para un espacio en concreto permite presumir que las disfunciones del sistema disminuyen y, por tanto, aumenta el grado de sostenibilidad. Junto a los elementos generadores de diversidad se han de considerar las redes de intercambio de información, de materia y energía por su efecto multiplicador del intercambio de la información acumulada en los por- © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
121 ARQUITECTONICS tadores de información. Cuanto más rica y compleja sea cada red más diversidad se generará en el sistema. La complejidad de una red concreta deriva del número de intercambios de información que vehicula y de la diversidad de modos de direccionamiento que permite. Por ejemplo, para la red viaria los diferentes medios (automóvil, bicicleta, autobuses, tranvías, etc.) presentan una capacidad de transporte concreta. La misma valoración se podría hacer para el resto de redes (de intercambio de información y de dinero). De cada red puede definirse un factor multiplicativo. Estos factores permiten corregir el índice de diversidad H por el índice corregido Hc mediante la expresión: Hc = (t + f + m) · H donde: t es el factor que resulta de la red de movilidad, f es el factor que resulta de la red que posibilita el intercambio de información (por ejemplo por el peso relativo y número de intercambios por teléfono, fibra óptica, correo,...) y m es el factor de intercambio económico que posibilita un número de transacciones determinado en diferentes modos de cambio monetario. La determinación de Hc en momentos diferentes del sistema urbano permitirían informar sobre la evolución de la complejidad y organización del sistema urbano. La utilización de este análisis en la ciudad o barrio es por ahora más teórica que operativa debido a la complejidad que presenta. Sin embargo, el análisis cualitativo permite reconocer que la ciudad presenta, en diferentes tiempos, diferentes grados de complejidad (tendentes a una mejor autoorganización). Esta reflexión teórica es necesaria para informar sobre las necesidades y tendencias de cambio en la planificación urbanística en el territorio valorando por ejemplo la persistencia de sectores urbanos con unos bajos nivel de complejidad. Otros elementos que en ecología se usan para indicar el estadio de sucesión del ecosistema son la energía utilizada y la biomasa total del ecosistema. El cociente entre estos dos factores nos da una idea de la productividad del sistema. En sistemas maduros la productividad es más bien baja puesto que buena parte de la energía almacenada se encuentra en forma de biomasa inerte. Rueda ha propuesto la siguiente expresión para incluir los aspectos de energía y biomasa en la ciudad: (Energía endosomática + Energía exosomática) / (biomasa + H + Eu + A) donde biomasa es la masa biológica del sistema. H es el sumatorio de las diversidades antes descrita. Eu es la estructura urbana: estructura de edificios y vías que se han ido acumulando y transformando a lo largo de la historia y que condiciona los flujos de materiales y energía (por rutas definidas), de las personas, etc. A es un sumando representativo de los artefactos de información que condicionan el funcionamiento del sistema (ordenadores, libros, vehículos,...). Hombre y biosfera © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
122 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente Cuanto mayor sea el denominador menor será la productividad, que es un elemento indicativo de la sucesión (y de la complejidad o nivel de maduración) del sistema urbano. Esta propuesta constituye en sí misma también una hipótesis de un alcance, por el momento, de tipo cualitativo. La dificultad existente para medir estos factores y para encontrar unidades adecuadas para estos parámetros no permite la deducción de conclusiones a partir de un análisis de tipo cuantitativo. Sin embargo, presenta una validez explicativa de interés para analizar tendencias en la dinámica urbana. III.3 La problemática ambiental urbanaIII.3 La problemática ambiental urbana III.3 La problemática ambiental urbanaIII.3 La problemática ambiental urbana III.3 La problemática ambiental urbana La sociedad es urbanaLa sociedad es urbana La sociedad es urbanaLa sociedad es urbana La sociedad es urbana La Conferencia sobre Asentamientos Humanos realizada en Estambul en 1996 (Hábitat II) se dedicó a estudiar las tendencias y problemas ambientales de las ciudades entendiendo que el futuro del medio ambiente a escala local y global dependía en gran medida de una adecuada planificación y gestión de las ciudades. Las características del modelo de gestión ambiental en el medio urbano presentan consecuencias no sólo de carácter económico, social y de calidad de vida de sus habitantes sino también relacionadas con la calidad del medio ambiente inmediato y global. La generalización de los impactos que proyecta la ciudad sobre el territorio se deriva de la reproducción de las tendencias que se dan en las urbes, en concreto: - la tendencia a la urbanización general de la población - la tendencia a la homogeneización de hábitos de consumo y estilos de vida. Las ciudades han llegado a ser el hábitat natural de la población mundial. No hace más de un siglo la población que vivía en las ciudades no sobrepasaba el 15 % del total mientras que actualmente ya la mitad de la población mundial es urbana. La revolución industrial, las migraciones consecuentes y las posteriores, del mundo rural al urbano, han hecho de las ciudades el medio “natural” de vida de buena parte de la humanidad. Este fenómeno de urbanización de la población sigue produciéndose a un ritmo importante del 2,5% anual de forma que, en unos 25 años, se estima que la población mundial de las ciudades se doblará. Una muestra de este hecho es el aumento vegetativo y la inmigración ha dado lugar a que, en el año 2000, aproximadamente la mitad de los más de 6.000 millones de habitantes del planeta viva en las urbes. Esta tendencia no hará más que intensificarse en el futuro. El 90% del aumento se producirá en los países de economías de transición y en desarrollo. Se estima, además, que en un futuro inmediato, el 90% del crecimiento demográfico se concentrará en las ciudades. Hoy en los países desarrollados la población ya es eminentemente urba- © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
123 ARQUITECTONICS na. En la Europa occidental cerca del 80% de la población reside ya en las ciudades. Tabla 8: Número de ciudades de más de un millón de habitantes por regiones (1950-2015). Fuente: Organización de las Naciones Unidas (O.N.U.) División de la Población. Prospectos sobre la Población en el Mundo. 1994 Revisión (O.N.U.), Nueva York, 1995). Figura 18: Crecimiento en porcentaje de la población urbana desde 1950 y estimaciones para 2025. El sector de la base del gráfico se refiere al crecimiento de las áreas rurales, la intermedia al crecimiento de la población urbana en los países desarrollados y la superior en los países en desarrollo. Precisamente las ciudades de los países en vía de desarrollo son las que están concentrando ya actualmente este rápido crecimiento, con todas las disfunciones que suelen acompañar una urbanización acelerada. Sin mediar una planificación adaptada a los cambios aparecen problemas asociados a la calidad de vida de la población y del medio ambiente como son las deficiencias en saneamiento, las insuficiencias en el abastecimiento a la población de agua, energía y alimentos, o los déficits en los sistemas transporte así como otros problemas de carácter económico, social, educativo y cultural. Hombre y biosfera Región 1950 1970 1990 2015 África 3 16 59 225 América Latina 17 57 118 225 Asia 58 168 359 903 Europa 73 116 141 156 América del Norte 40 78 105 148 © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
124 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente Las ventajas que presenta la ciudad para sus habitantes explican estas tendencias. La ciudad constituye el centro de la vida social y de la economía. Almacena un legado histórico, es depositaria de la herencia cultural, de la educación y de la tradición. Las ciudades aglutinan la mayor parte de la actividad económica mundial, consumen la mayor parte de los recursos naturales y generan una gran cantidad de residuos y contaminantes que se proyectan en el entorno. Las tendencias actuales a la urbanización global y las consecuencias de la internacionalización de la economía, de la información y de la comunicación, con un fuerte impacto sobre los estilos de vida de la población, conducen a reproducir en las distintas sociedades en desarrollo los problemas ambientales que actualmente se producen en el primer mundo. Sin embargo, la mejora de la gestión ambiental que se ha producido en la mayoría de las ciudades de los países desarrollados no tendrá una expresión mimética inmediata en las ciudades del mundo en desarrollo dadas las deficiencias de tipo económico y social que presentan. En consecuencia, cabe esperar una intensificación de la degradación ambiental a escala local y global derivada de una urbanización acelerada en los países en desarrollo. La historia muestra que las condiciones de vida de los ciudadanos occidentales han mejorado espectacularmente si se compara con la situación de las ciudades en los inicios de la industrialización. Desde las situaciones de hacinamiento en muchas ciudades durante y antes de la Revolución Industrial, pasando por la reacción higienista de principios de siglo, hasta el funcionalismo urbanístico de las últimas décadas, las condiciones de vida en las ciudades han mejorado notablemente. Los esfuerzos de las ciudades en las últimas décadas se han focalizado hacia la consecución de una mayor justicia social, hacia la obtención de una vivienda digna, a satisfacer las necesidades de transporte, de educación y de cultura, a mejorar la salud de la población y, en la medida de lo posible, a reducir la desocupación. Si bien esta pauta de evolución de la calidad de vida en las ciudades es cierta para los países desarrollados, en los países menos aventajados las condiciones de vida siguen siendo a menudo deficientes en aspectos como la vivienda, el transporte, el suministro y saneamiento del agua o la escolarización de la población. El incremento acelerado de la urbanización de la población en este contexto no ha tenido en paralelo las actuaciones necesarias para garantizar la calidad de vida de la población inmigrante. La consecución de niveles de calidad de vida del modelo occidental estará lejos de obtenerse durante cierto tiempo. Las ciudades de esta esfera que presentan un crecimiento lo hacen a un ritmo sin precedentes y la población acude a ellas con la esperanza de obtener un nivel satisfactorio de calidad de vida usando una cantidad de recursos que, en realidad, no existen en las cantidades demandadas. Sin embargo, el concepto de calidad de vida del modelo occidental se encuentra actualmente en crisis. Ya se ha justificado más arriba que el desa- © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
125 ARQUITECTONICS rrollo urbano produce disfunciones tanto en la esfera de la propia ciudad como en el entorno próximo y lejano. La constatación del cambio ambiental global induce a un cambio de planteamientos respecto a cómo han de ser las ciudades del siglo XXI. Un nuevo modelo de desarrollo, el desarrollo sostenible, tendrá que imponerse tanto en las ciudades del norte como en las del sur. Tanto unas como las otras deberán aprender a usar menos recursos y de una forma más eficiente para, así, poder mantener unas o alcanzar las otras, un estándar de vida aceptable para su población. Además, los presentes niveles de consumo de recursos de los países más desarrollados no pueden ser alcanzados por todos, y mucho menos por las futuras generaciones, sin destruir más el capital natural. Niveles de análisis de la ciudad con relación al medio ambienteNiveles de análisis de la ciudad con relación al medio ambiente Niveles de análisis de la ciudad con relación al medio ambienteNiveles de análisis de la ciudad con relación al medio ambiente Niveles de análisis de la ciudad con relación al medio ambiente La ciudad es una concreción excelente de la naturaleza de la acción antrópica sobre el medio ambiente. Los impactos de la acción del hombre sobre el medio, que frecuentemente se abordan en abstracto, tienen su concreción en el marco urbano, donde se muestran las causas, efectos y contradicciones de sus actividades. En la ciudad es posible analizar, por ejemplo, los mecanismos que rigen la producción del espacio urbano y las consecuencias para la calidad de la población residente, los efectos del transporte sobre la evolución de su estructura histórica o el uso (o abuso) de recursos hídricos y energéticos, así como las consecuencias que se derivan de tales actividades como la especulación, segregación de la población, los diversos tipos de polución o la explotación de recursos energéticos y materiales del espacio periurbano. Además de este nivel de análisis, la ciudad permite abordar las relaciones del hombre con marcos amplios que superan la esfera territorial propia y local inmediata para señalar las relaciones con la esfera regional y global. La ciudad y los sistemas de ciudades contribuyen al deterioro del entorno más allá de su propio territorio. Sólo cabe pensar en diversos ejemplos como la contribución de las emisiones atmosféricas derivadas del tráfico urbano e interurbano al efecto invernadero, a la escala planetaria, la dispersión de todo tipo de sustancias tóxicas y su introducción en las cadenas tróficas locales o la lluvia ácida, a escala regional, derivada de las actividades industriales y de la producción de la energía eléctrica que se consume en la ciudad. Las ciudades representan el 2% de la superficie del planeta pero consumen el 75% de los recursos disponibles. Herbert Girardet (1995) ha utilizado el término “pisada de la ciudad” para ilustrar el área del territorio afectada directamente por ella. La extensión de la pisada viene determinada por la superficie necesaria para alimentar a su población y para proporcionarle recursos así como para absorber el dióxido de carbono emitido por medio de la fijación fotosintética. Para la ciudad de Londres esta área se ha estimado que abarca unos 200.000 km2, lo que representa prácticamente la totalidad de la Hombre y biosfera © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
126 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente superficie productiva del Reino Unido. La ciudad constituye un referente espacial que aglutina tres dimensiones: el medio ambiente natural, el entorno socioeconómico y el entorno construido. El medio natural del medio urbano incluye elementos fundamentales para la vida humana (agua, aire, espacio, luz solar o recursos minerales y energéticos) que son indispensables para la ejecución de los procesos propios de la ciudad (como el transporte, la construcción, la residencia o la prestación de servicios). Esta dinámica produce en la ciudad y en sus habitantes una serie de efectos positivos y negativos: servicios, educación, salud, progreso económico, cultura, pero también polución, ruido, residuos, congestión o masificación. Las urbes aglutinan en la actualidad los estilos de vida y de consumo de cerca de la mitad de la humanidad. Estos estilos de vida suelen ser similares en buena parte del planeta, de forma que los efectos negativos del consumismo (polución, generación de residuos y consumo de recursos naturales) se reconocen como funcionalmente idénticos en todas las ciudades. Los efectos no sólo se manifiestan en el ámbito de la propia ciudad sino que trascienden a escala regional y global puesto que contribuyen de una forma muy importante al cambio ambiental global. Sólo hay de valorar al respecto la contribución de las ciudades al cambio climático y el efecto invernadero con las emisiones de gases derivadas del consumo energético. Los recursos necesarios para el mantenimiento de la actividad se obtienen a través de la explotación de los recursos situados en lugares más o menos alejados (de su periferia próxima o lejana) lo que también produce impactos ambientales concretos. Nos referimos a recursos como energía, cultivos, pastos, bosques, infraestructuras de transporte o industrias extractivas y de transformación, que presentan impactos ambientales. Para cada ciudad o región, y en función de su estilo de vida y nivel de consumo puede establecerse una demanda de territorio por habitante. Así pues, la ciudad, o mejor, el sistema de ciudades, constituye un tejido de explotación de la biosfera en su conjunto. En tanto que el mantenimiento de la actividad de las ciudades depende de los recursos naturales existentes, las ciudades tendrán que cambiar, si quieren mantener su propia dinámica, mediante un replanteamiento de sus funciones y del tipo de relaciones con respecto a la biosfera. Así las relaciones entre la ciudad y el medio ambiente están tomando una configuración circular dadas las interacciones y dependencias existentes. Por lo tanto, la transcendencia de la problemática ambiental abarca tres dominios: - El del estado del medio ambiente en la propia ciudad. - El de los impactos directos e indirectos en el medio ambiente externo próximo a la ciudad. - El de la contribución de los sistemas de ciudades al cambio ambiental global. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
133 ARQUITECTONICS IV Arquitectura y urbanismo sostenibles © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
135 ARQUITECTONICS IVIV IVIV IV.1 La cultura de la sostenibilidad.1 La cultura de la sostenibilidad .1 La cultura de la sostenibilidad.1 La cultura de la sostenibilidad .1 La cultura de la sostenibilidad Este concepto cabe entenderlo inicialmente como un tipo de desarrollo que considera las necesidades del presente sin comprometer la disponibilidad de recursos para las generaciones futuras. La Comisión Bruntland (ONU,1987), en su informe Nuestro futuro común , lo describió en un marco de valoración de las relaciones del hombre con la naturaleza y del hombre con el hombre, en concreto: - entre las necesidades humanas y la capacidad de la naturaleza, - entre las necesidades de los pobres y de los ricos (problema de la equidad intrageneracional), - entre las necesidades del presente y las necesidades de las futuras generaciones (problema de la equidad intergeneracional). Se trata, pues, de un concepto que pretende potenciar una regulación de las relaciones del hombre con el hombre y del hombre con el medio ambiente. Es posible describir, sin embargo, otras acepciones de este término. Las diferentes ciencias, la política y los grupos de interés han asumido el concepto con interpretaciones un tanto diferenciadas en función del campo concreto donde se esté aplicando. Este hecho viene produciendo una cierta confusión conceptual. Buena parte de las definiciones son asociables con el deseo de persistencia de determinadas características del sistema sociopolítico y del ambiente natural. Se han formulado diversas críticas sobre la validez operativa del concepto de desarrollo sostenible expuesto en el informe Nuestro futuro común ya que, éste, por ejemplo, se plantean soluciones tecnocráticas sin cuestionar la viabilidad del modelo económico actual.1 Se ha dicho también que el concepto tiende un puente entre las posiciones desarrollistas actuales de la economía y los movimientos sociales asociados a la defensa del medio ambiente para sentarlos en una misma mesa. Por otro lado, la formulación de un desarrollo equitativo y equilibrado entre el norte y el sur parece ignorar la limitación de los recursos en un mundo de más de seis mil millones de habitantes. De hecho, el modelo de desarrollo del norte no se cuestiona en profundidad. Las instituciones políticas y económicas del norte dicen que consideran este concepto en la definición de sus políticas y presentan unos resultados demasiado limitados en tanto la aplicación de las políticas, pero no subvierte significativamente los patrones actuales de producción y consumo y, por tanto, no se reducen sustancialmente los impactos medioambientales que se derivan de este modelo de comportamiento. Si éste es el modelo de desarrollo sostenible que debe aplicarse en el sur, el desarrollo sostenible a la escala global aparece entonces como una falacia. Esto es evidente si se exploran datos sobre la producción de residuos en distintas partes del mundo. En una ciudad como Quito la producción anual de residuos sólidos por habitante es del orden de 280 kg al año. En la ciudad de Washington D.C. la cantidad se eleva a unos 1.250 kg. Arquitectura y urbanismo sostenibles © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
136 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente En el informe de la Segunda Estrategia Mundial para la conservación ( Caring for the Earth, A Strategy for Sustainable Living ) promovido por UICN/ PNUMA/WWF (1991), se definió el concepto como “un proceso de mejora de la calidad de la vida humana sin comprometer la capacidad de carga de los ecosistemas, que son su soporte vital”. En la misma estrategia se plantean también los principios de la sociedad sostenible, en concreto, este tipo de sociedad debe: - respetar y cuidar la comunidad de vida, - mejorar la calidad de vida de los seres humanos, - conservar la vitalidad y la diversidad de la Tierra (conservar los sistemas ecológicos y la diversidad biológica y asegurar el uso sostenible de los recursos renovables), - minimizar el agotamiento de los recursos no renovables, - mantenerse dentro de la capacidad de carga de la Tierra, - cambiar las actitudes y el comportamiento individual, - hacer que las comunidades puedan cuidar su medio ambiente, - proporcionar un marco nacional que integre el desarrollo y la conservación, - crear una alianza global. El concepto de desarrollo sostenible tomó naturaleza política en 1992, con la redacción de la Agenda 21 de la Cumbre de la Tierra de Río de Janeiro. En la Agenda 21 se hacen sugerencias concretas para la acción, a los niveles global, regional y local, destacando la necesidad de adaptación del concepto a los distintos contextos. Así, por ejemplo, en la esfera local se están llevando a cabo las llamadas Agendas 21 locales , que representan una aplicación del concepto a este nivel. Se trata de programas con propuestas de cambio en las actuaciones administrativas, económicas y personales, a escala local dirigidas a la sostenibilidad. Por su lado, en el contexto regional la aplicación del concepto exige la adaptación a cada región, dada la heterogeneidad de situaciones de desequilibrio regional existentes que, a la vez, son respetuosas con las opciones locales. La teoría de sistemas aplicada al análisis del desarrollo sostenible permite aislar, desde sus términos básicos y suposiciones, los conceptos clave del concepto. Tal como ocurre en los sistemas ecológicos en los que los procesos (la sucesión del ecosistema, por ejemplo) son el resultado de la integración de procesos básicos, el concepto de desarrollo sostenible se puede interpretar como un proceso cultural que incluye un ilimitado número de microprocesos que presentan una evolución funcional conjunta. Una primera idea importante es aislar el concepto de desarrollo como un proceso de cambio cualitativo progresivo que incluye un incremento de la complejidad, la diferenciación y la organización. El uso tradicional del término desarrollo en los contextos económico, biológico, político y social dificulta el acuerdo sobre su significado. El desarrollo se relaciona, sobretodo en la esfera política, como un fin en sí mismo más que con el concepto evolutivo de © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
137 ARQUITECTONICS transición continua de una fase a otra. Por su parte, el concepto de sostenibilidad describe una característica de las relaciones, los estados o los procesos que pueden ser mantenidos por un periodo largo de tiempo, si no indefinidamente (Jüdes, 1997). En el contexto que nos ocupa, el concepto de sostenibilidad debe interpretarse como un criterio de evaluación de las relaciones existentes entre la naturaleza y el comportamiento humano. Como criterio de evaluación el concepto ha de usar unas hipótesis iniciales o un marco teórico respecto a las condiciones de sostenibilidad. Este marco teórico previo se basa en los siguientes principios: - La integridad y la capacidad evolutiva de los ecosistemas son características básicas de su propia naturaleza. - La diversidad y característica de los sistemas naturales son requisitos esenciales para la calidad de vida humana. - El uso de la naturaleza para la pervivencia y el bienestar humanos, para propósitos culturales y económicos, produce cambios y daños en los ecosistemas. - La naturaleza de los ecosistemas puede sólo preservarse si el hombre acepta una serie de limitaciones respecto a los espacios naturales, los recursos y la capacidad de regeneración de los ecosistemas. - La destrucción de la diversidad estructural y de las funciones de los ecosistemas por el hombre no solo reduce la capacidad ecológica sino también producen incertidumbre con relación a la viabilidad futura de la humanidad. El concepto comprende diferentes dimensiones socioculturales, económicas, políticas y científicas y además comprende distintos valores o ca-racterísticas humanas como son la solidaridad, la creatividad, la adaptación reflexiva, la esperanza y la responsabilidad. Esta doble dimensión debe tri-angularse con los distintos niveles de concreción de desarrollo sostenible, los niveles individual, grupal y institucional. Se trata, pues, entonces de un sistema conceptual que considera múltiples aspectos del comportamiento humano que pueden englobarse en lo que se viene denominando como cultura de la sostenibilidad. IVIV IVIV IV.2 Sostenibilidad en urbanismo y arquitectura.2 Sostenibilidad en urbanismo y arquitectura .2 Sostenibilidad en urbanismo y arquitectura.2 Sostenibilidad en urbanismo y arquitectura .2 Sostenibilidad en urbanismo y arquitectura El urbanismo es uno de los campos donde la aplicación de criterios de sostenibilidad es más urgente y tiene mayores repercusiones. La aplicación de estos principios significa una revolución copernicana para los arquitectos y urbanistas ya que representa la consideración de criterios esencialmente distintos de los usados tradicionalmente en la planificación. La incorporación inmediata de los criterios de desarrollo sostenible en este campo parece inicialmente complicada, ya que históricamente el urbanismo ha mostrado una inercia respecto al cambio en sus metodologías y aproximaciones (M. Ruano, 20002). Este autor añade que se necesitaron casi 400 años para poner en Arquitectura y urbanismo sostenibles © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
138 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente crisis, por medio del movimiento moderno, los principios clásicos de proyectación del renacimiento. En el momento de aceleración histórica que vivimos (introducción de las nuevas tecnologías de la información, criterios de sostenibilidad,...) no es aconsejable la dilación. Para que se produzca el cambio conceptual de estos profesionales, son necesarios urgentemente modelos de referencia que reduzcan la incertidumbre. Estos modelos han de considerar no sólo criterios de sostenibilidad sino también las aportaciones de las diferentes disciplinas del conocimiento (ecología, antropología, sociología, psicología, economía,...) y las innovaciones emergentes de las tecnologías de la comunicación, sin dejar de lado aspectos, a menudo desconsiderados por la planificación tradicional, como la participación efectiva de la población en la planificación y en la gestión urbana, y la importancia de la tradición cultural e histórica del lugar. Algunas prácticas actuales del urbanismo, que se aproximan al nuevo paradigma consideran en parte los aspectos ecológicos con una función mitigadora de las externalidades negativas de la planificación insostenible pasada y actual. Así, por ejemplo, se aumenta la superficie del verde urbano, la superficie relacional, de comercio y de ocio, la infraestructura para las nuevas tecnologías de la información y comunicación, o la provisión de elementos para el reciclaje de los residuos. En esta concepción, en realidad, se añaden nuevas capas a las múltiples capas de elementos independientes que han dominado el urbanismo de este siglo. Esa forma de planificar no es esencialmente distinta a la que se practica en el urbanismo de tipo funcionalista, ya que no considera los criterios generales que han de regir un urbanismo basado en criterios de sostenibilidad o las implicaciones de los nuevos modos de vida que derivan de la implantación de las nuevas tecnologías. En la perspectiva de este nuevo urbanismo, la ciudad o el barrio han de entenderse como sistemas complejos adaptativos de tipo relacional, donde cada elemento está en relación con una gran cantidad de otros elementos del mismo nivel jerárquico del sistema, así como con elementos de sistemas más amplios. Un elemento del sistema presenta múltiples relaciones que se han de analizar conjuntamente para encontrar la mejor solución urbanística a un problema concreto. Un aspecto tan importante para la calidad de vida en la ciudad como es la intensidad del tráfico de un vial presenta múltiples condicionantes e implicaciones: contaminación atmosférica potencial del área, consumo de energía, políticas del transporte, estilos de vida, ubicación del lugar de trabajo, o relación con los elementos arquitectónicos de la construcción que tienen que ver con la insonorización de las viviendas. Fuera de este análisis holístico se solucionan unos problemas pero se generan otros y nuevos. Es obvio pensar que un proyecto de tal envergadura precisa de un diseño multidisciplinar que permita llegar a una concepción integral del territorio por lo que el nuevo urbanismo deberá dar paso a un análisis del espacio © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
139 ARQUITECTONICS en todas sus dimensiones para poder llegar a una síntesis globalizadora de las relaciones existentes que permita una planificación eficaz. Por otro lado, deberán crearse los sistemas de canalización de los intereses de los diferentes grupos haciendo posible la participación, negociación y el contraste de los intereses en juego en el espacio urbano. La práctica urbanística está aún lejos de estos planteamientos, a pesar de que la bandera de la sostenibilidad está siendo agitada por los planificadores y la política. Baglow3 se pregunta por qué el concepto de desarrollo sostenible ha llegado a ser tan popular entre los planificadores y políticos en tan poco tiempo. Es evidente que la crisis ecológica hoy reconocida ha tenido su respuesta con la alternativa conceptual del desarrollo sostenible que permite aliviar sus tensiones. De acuerdo con Warner (1998) y McManus (1996)4, el concepto de desarrollo sostenible ha tenido tanto éxito entre los políticos y planificadores porque les permite un cierto compromiso para concretar actuaciones no demasiado radicales. Por otro lado, de acuerdo con Cowell y Owens (1997), se produce una cierta confusión semántica ya que parece ser que el desarrollo económico y la sostenibilidad ambiental pueden entenderse como conceptos compatibles si no sinérgicos. En este sentido, el político puede manejar a su antojo los aspectos ecológicos, sociales y económicos para propósitos que pueden ser diametralmente opuestos al sentido estricto de lo que se entiende por desarrollo sostenible. Por su lado, los planificadores han acogido el concepto de desarrollo sostenible con entusiasmo. Cowell y Owens (1997) argumentan que además de que el concepto de sostenibilidad encaja muy bien con modelos de planificación idealizados, ofrece oportunidades para la compensación de lo negativo, práctica usual en la planificación funcionalista, y permite una dedicación continuada en la gestión urbana que fortalece a sus profesionales. Una última razón del éxito del término, no sólo entre los políticos y planificadores sino también entre la población en general, es de tipo psicológico. La crisis ecológica y sus consecuencias (reducción de la biodiversidad, cambio climático,...) produce ansiedad entre la población ansiedad que puede ser mitigada con la sensación de que existe un plan alternativo, el desarrollo sostenible, que permitirá atenuar, si no solucionar definitivamente esta crisis. Otra razón que explicaría esta gran aceptación sería la ambigüedad del término desarrollo sostenible, lo que conduce a interpretaciones diversas que pueden asociarse fácilmente tanto a la derecha como a la izquierda en política. Blowers (1997) ha descrito dos modelos extremos, entre los cuales pueden encontrarse múltiples posiciones intermedias. Desde la derecha, ha surgido la optimista Teoría de la modernización ecológica (descrita por Mol, 1995), según la cual la salida a la crisis ecológica será posible a través de: - La adaptación de los procesos de producción y consumo a criterios ecológicos y a las necesidades ambientales. - La creencia en las posibilidades de la ciencia y de la tecnología para Arquitectura y urbanismo sostenibles © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
140 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente mejorar los procesos productivos desde el punto de vista ambiental a través de una mayor eficiencia. - La promoción del mercado como el medio más efectivo para asegurarlas respuestas y la flexibilidad, necesarias para mejorar el medio ambiente. - La percepción de que los movimientos ambientales pueden ser incorporados en los procesos de toma de decisiones. - La creencia de que las compañías multinacionales, como promotoras de la economía global, actuarán como agentes del cambio. - La disminución de la oposición al movimiento de la modernización ecológica como impracticable, por falta de apoyos y, consecuentemente, de significación marginal. Por ello, la Teoría de la modernización ecológica entiende que el medio ambiente y la economía no se encuentran en conflicto ya que la protección ambiental sólo puede ser asegurada a través del desarrollo económico. En este marco, la función del estado es la de facilitar las condiciones para que opere el mercado y la de proporcionar las regulaciones y estándares para la protección del medio ambiente. Esta perspectiva, naturalmente, ha estado bien aceptada en el entorno de la economía liberal y entre los partidarios de sistemas de valores conservadores que prevalecen en el mundo occidental actual. En el otro extremo, Blows (1997) describe una concepción de desarrollo sostenible diametralmente opuesta y que fue formulada por Beck (1995): la Tesis de la sociedad en riesgo. Esta tesis, mantiene que existe un conflicto irreconciliable entre las demandas de la economía y las necesidades ecológicas, vaticina el control autoritario y predice la catástrofe si no cambian las tendencias actuales. Por ello, la transformación social será necesaria si se quiere asegurar la supervivencia. La Tesis de la sociedad en riesgo ha estado calificada de utópica e idealista ya que ofrece pocas soluciones. Los planificadores pueden encontrarse en cualquiera de las posiciones intermedias entre estos dos extremos en función de sus propios valores, de forma que el concepto operativo de desarrollo sostenible será el que uno prefiera. Los del extremo de la Teoría de la modernización ecológica conciben que un mayor desarrollo producirá al final un medio ambiente adecuado y una sociedad más rica. El único problema para la planificación es cómo regular adecuadamente la protección del medio ambiente en los aspectos en que la economía no está limitada. Los planificadores “verde oscuro”, por su lado, entienden que el desarrollo, tal como se entiende actualmente, produce impacto ambiental per se y la mayor parte de los esfuerzos no han de dedicarse a planificarlo todo sino a promover los valores sociales de sostenibilidad. Entre estos dos extremos se encuentran la mayor parte de los planificadores, que no pueden quedar al margen de la tensión existente entre el desarrollo y la conservación del medio ambiente. En definitiva, los responsa- © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
141 ARQUITECTONICS Arquitectura y urbanismo sostenibles bles políticos serán los que determinarán el equilibrio entre la protección y el desarrollo, y será necesario el establecimiento de parámetros que limiten el significado concreto en cada nivel de la planificación. Es necesario, pues, replantearse los modelos de organización y desarrollo de las ciudades contemporáneas si se quiere incidir en este estado de la situación. Es preciso reinventar la ciudad para hacerla más habitable, para que la población vuelva a sentirse parte de ella, porque es agradablemente habitable. Además, la ciudad debe ser sostenible, de forma que su gestión no sólo debe dirigirse a mejorar la calidad de vida de sus habitantes, sino que debe contribuir en la medida de sus posibilidades, a potenciar el nuevo paradigma del desarrollo sostenible. En buena parte, los problemas sociales y ambientales actuales son el resultado de un tratamiento sectorial del urbanismo dominante durante la posguerra, de raíz funcionalista y tecnocrática, y a menudo doblegado a los intereses del mercado inmobiliario. De esta forma, la ordenación urbana obedecía a una especialización del suelo según usos determinados (de residencia de diferentes categorías sociales, industriales, de servicios centralizados,...). Esta forma de entender el urbanismo ha dificultado la proyección social del espacio urbano, además de ser socialmente injusta. Es generadora de problemas sociales y ambientales como la desvinculación al medio, largos desplazamientos entre el lugar de trabajo y el de residencia, tráfico intenso, ruidos, contaminación del aire o falta de estacionamiento, por citar algunos. De igual modo, la segregación de las instalaciones industriales en las ciudades, si bien tenía una intención higienista al impedir que la población sufriera los inconvenientes ambientales de estas instalaciones, ha resultado ser, con el tiempo, una vez producida la expansión urbana en superficie, una problemática añadida. En el futuro, la ordenación urbana y territorial tendrá de considerar todos estos problemas e integrar, además, las políticas sectoriales que las administraciones locales, estatales y regionales tienen establecidas para la reducción de la contaminación de la atmósfera y de las aguas, la producción de residuos o el problema del ruido, entre otros aspectos. IVIV IVIV IV.3 Elementos para un urbanismo sostenible.3 Elementos para un urbanismo sostenible .3 Elementos para un urbanismo sostenible.3 Elementos para un urbanismo sostenible .3 Elementos para un urbanismo sostenible Tres hitos básicos permiten perfilar las tendencias de la arquitectura y del urbanismo con relación a la gestión del medio ambiente urbano. La primera iniciativa fue la publicación, en 1990, del Libro Verde sobre el Medio Ambiente Urbano. En segundo término la celebración de la Cumbre de la Tierra en Rio de Janeiro, con Agenda 21 que ha inspirado la redacción de una Agenda 21 local por parte del Consejo Internacional de Iniciativa Local Ambiental (ICLEI). En tercer término, y por iniciativa de las Naciones Unidas, la © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
142 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente celebración de las conferencias Hábitat (1990) y Hábitat II (1996). Otras realizaciones importantes en este campo son la de las Ciudades Saludables (Healthy Cities Project) establecida por la OMS, el Proyecto de Ciudad Ecológica promovido por la OCDE o el Programa de Gestión Ambiental Urbana corresponsabilizado por la UNDP, ONU y el Banco Mundial. 1. La vida humana sostenible en la Tierra no puede lograrse sin unas comunidades locales sostenibles. Las ciudades tienen un papel decisivo en el proceso de cambio de los estilos de vida, de la producción y del consumo y de los modelos de organización espacial. 2. La idea de desarrollo sostenible nos puede ayudar a basar nuestro estándar de vida en correspondencia con la capacidad de la naturaleza. 3. Se debe conseguir una justicia social, una economía sostenible y un medio ambiente sostenible. La justicia social tiene que estar basada en la economía sostenible y ambas requieren un medio ambiente sostenible. 4. Un medio sostenible significa mantener el capital natural. 5. Ello precisa que la cantidad de materiales renovables que consumimos, y los recursos agua y energía, excederan la cantidad que los sistemas naturales son capaces de producir. 6. La cantidad de recursos no renovables que consumimos no debe exceder la cantidad de recursos renovables que los reemplazan. 7. Desarrollo sostenible también significa que la cantidad de contaminantes emitidos no exceda la capacidad de absorción y procesado del aire, del agua y del suelo. 8. La sostenibilidad ambiental supone el mantenimiento permanente de: - la diversidad biológica - la salud humana - el mantenimiento de los estándares de la calidad del aire, el agua y el suelo para: a) sostener la vida humana y su bienestar b) como la de los animales y vegetales. Tabla 11: Ideas clave del concepto de medio ambiente sostenible según la Carta de las Ciudades Europeas hacia la Sostenibilidad (Carta de Aalborg, 1994) En los debates nacionales de los países de la Unión Europea realizados en Madrid en abril de 1991, en motivo de la publicación por parte de la Comisión Europea del Libro Verde sobre el Medio Ambiente Urbano, se analizaron los principales problemas de las ciudades, por lo que la referencia a estos trabajos constituyen una buena forma de aproximación a los problemas urbanos actuales, al menos desde la perspectiva europea. © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
143 ARQUITECTONICS El Libro VEl Libro V El Libro VEl Libro V El Libro Verde sobre el Medio Ambiente Urbanoerde sobre el Medio Ambiente Urbano erde sobre el Medio Ambiente Urbanoerde sobre el Medio Ambiente Urbano erde sobre el Medio Ambiente Urbano Esta publicación constituye es sí misma un punto de referencia y de orientación para las ciudades5. Se propone en este libro una idea de ciudad que respeta las particularidades y diferencias. Su objetivo es garantizar una calidad física y una calidad social. Asimismo, pretende proteger la identidad y herencia cultural, social e histórica que presenta la ciudad europea preservando el paisaje urbano, la forma urbana y la diversidad de los ambientes urbanos, de las acciones uniformadoras de un urbanismo aniquilador, de edificios unifuncionales de estilo internacional y carentes de personalidad. La cohesión social, el intercambio de experiencias e ideas se ha ido restringiendo a unos centros o zonas privilegiadas olvidando las periféricas, densamente pobladas y que a menudo presentan déficits de calidad. A parte del impacto de la revolución industrial del pasado, el funcionalismo imperante en el urbanismo de este siglo, basado en los postulados de Le Corbusier y la Carta de Atenas del CIAM, han desembocado en una ciudad centralizada, segregada y ausente de identidad en la periferia. La periferia es a menudo el lugar de la exclusión, de la lejanía de los centros de poder, de los lugares de consumo cultural y de la multiplicidad social. Se puede hablar de “una ciudad de dos velocidades» con un centro divorciado de la periferia, de los barrios y de su gente. Como reacción se ha instaurado en muchas ciudades un proceso de descentralización y dignificación de la periferia, no siempre bien conseguido, que incide en la creación de lugares con identidad propia, con una historia y una imagen que permite a los ciudadanos reconocerse en ellas. Muchas experiencias se basan en la recuperación de instalaciones y de zonas que han caído en desuso (zonas industriales, militares, muelles,...) que, convenientemente dotadas de infraestructuras, servicios y espacios públicos, favorece la habitabilidad y la apropiación del lugar por sus habitantes, reducen de este modo la movilidad y, en consecuencia, la congestión y la contaminación. El entonces Comisario Europeo de Medio Ambiente, Seguridad Nuclear y Protección Civil, Carlo Ripa di Meana, resumió las estrategias que se deben seguir y los principales problemas de la ciudad europea actual en los siguientes términos: - Es prioritario restablecer las condiciones de habitabilidad ambiental de las ciudades. El factor ambiente ha de ser introducido en los procesos de planificación. - Los problemas de las ciudades requieren un esfuerzo por parte de la administración, técnicos, expertos y, sobretodo, de los ciudadanos. - Es necesario un gran esfuerzo de investigación y de intercambio de experiencias que contemple aspectos como la recuperación de los centros históricos, la reutilización de zonas industriales abandonadas, la revitalización de las periferias urbanas, y las formas alternativas de transporte. - Respecto al principio de subsidiariedad por el cual lo que puede resolverArquitectura y urbanismo sostenibles © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
150 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente - La reutilización del agua de lluvia mediante su almacenamiento en un depósito de 12.000 litros para su uso posterior en las cisternas de los apartamentos. El sistema permitía asimismo el uso de agua corriente en defecto del agua de lluvia. En la segunda experiencia se incidió sobretodo en la potenciación del verde urbano. Si bien la media de superficie verde urbana en la mayoría de ciudades europeas es del orden de 25 m2 en Vesterbro era tan solo de 5. Dadas las limitaciones de la intervención urbanística en esta fase, se optó por la construcción de un invernadero de unos 130 m2 para ser usado por los residentes para sus actividades de ocio. En su base se instalaron una serie de depósitos de agua de lluvia, para ser usada para el lavado de ropa y para la recolección de agua residual de 12 apartamentos. Las aguas residuales eran tratadas en una pequeña planta de tratamiento integrada al invernadero y servían para el abastecimiento de agua de las cisternas de los apartamentos. El invernadero y la planta de tratamiento eran calentados por la energía excedente de la planta de intercambio de calor del distrito. Un primer análisis de resultados de esta primera fase mostró que mediante estos sistemas se redujeron en un 14% las emisiones de dióxido de carbono (unas 2.500 toneladas al año). Los consumos de agua se redujeron cerca del 50%. La extensión de esta experiencia a otras zonas del distrito permitiría un aumento de estos ahorros. IVIV IVIV IV.4 Indicadores de sostenibilidad del medio ambiente urbano.4 Indicadores de sostenibilidad del medio ambiente urbano .4 Indicadores de sostenibilidad del medio ambiente urbano.4 Indicadores de sostenibilidad del medio ambiente urbano .4 Indicadores de sostenibilidad del medio ambiente urbano En la nueva concepción de urbanismo, éste no finaliza con la presentación del proyecto. La realidad urbana, cambiante, relacional y perfectible precisa de una gestión ambiental urbana o de urbanismo de carácter permanente y, por tanto, son necesarios elementos de información que permitan dirigir las decisiones, partiendo de una base empírica. Si bien las realidades urbanas pueden ser diferentes en función del tipo de actividades que desarrollan (mayor o menor terciarización de la economía, por ejemplo), cabe reconocer, sin embargo, la existencia de muchas características que les son comunes, lo que permite la definición de indicadores capaces de describir la ciudad y compararla con otras realidades urbanas. Asimismo, las diferentes zonas urbanas de la misma ciudad pueden describirse de forma comparativa para así mitigar diferencias. Por el simple hecho de contener una población, las ciudades presentan un determinado nivel de calidad de vida y unas necesidades (más o menos básicas) que se deben cubrir y que serán más o menos satisfechas en función del nivel económico y social de su entorno regional. En el Informe Dobris sobre el medio ambiente en Europa, se planteáron un total de 55 indicadores descriptivos del medio ambiente urbano agrupados en tres categorías: © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
151 ARQUITECTONICS - indicadores urbanos básicos ( patterns ), - indicadores de flujos urbanos, e - indicadores de calidad ambiental urbana. Los datos estadísticos referidos a estos indicadores son incompletos para muchas de las 51 ciudades europeas analizadas en el Informe Dobris. El conocimiento de la realidad urbana en Europa está lejos de ser completa y precisa de una dedicación de esfuerzos de investigación y tratamiento de la información, dado el bajo nivel de fiabilidad y comparabilidad de los datos de que se disponen. Unos problemas urbanos son de orden social (individualismo, segregación, desvinculación, opulencia, aislamiento, consumismo, competitividad entre iguales,...) mientras que otros son de orden ecológico o ambiental (ruidos, contaminación del aire y de las aguas, derroche de los recursos materiales y energéticos, falta de espacios verdes y de espacios de relación social, producción innecesaria de residuos, transporte individualizado, déficits en comunicación territorial,...). Cabe decir que estos problemas, tanto los de orden social como ambiental, están estrechamente interrelacionados. Así, por ejemplo, se puede relacionar qué efectos tiene sobre la calidad de vida en la ciudad los comportamientos insolidarios derivados de un individualismo patente: ruidos innecesarios, desperdicios en las calles, estacionamiento indebido. Recíprocamente, un ambiente ruidoso, contaminado, sucio, repleto de coches y sin unos servicios mínimos para el ocio de niños, jóvenes y adultos, induce al estrés y fomenta el aislamiento de la persona como forma de autodefensa psíquica, limitando las relaciones con los otros, imposibilitando la apropiación del entorno inmediato y haciendo difícil la participación en la solución cotidiana de los problemas que se presentan en la calle. De esta forma, la calle o no es de nadie o tal vez sólo de los coches o del aprovechado de turno. El término indicador sugiere la estimación sobre el valor de algún aspecto de la realidad a menudo guía en las decisiones a tomar. Los indicadores constituyen una síntesis o describen una propiedad emergente y comprensible de un sistema de relaciones. En cualquier sistema, la interpretación del significado de los datos básicos que describen los cambios que sufren los distintos elementos del mismo es difícil de llevar a cabo debido al gran volumen de información de la que se suele disponer y de la dificultad existente para relacionar los cambios en los distintos elementos del sistema. Resulta necesario, pues, el análisis de la información básica para deducir propiedades simples del sistema. La información, analizada en distintos niveles de agregación, puede ser entonces útil en distintos contextos (científico, técnico, político, etc.). Distintos tipos de indicadores se han usado tradicionalmente en la mayoría de las disciplinas sobretodo en las ciencias sociales, en la economía y en la política. Un tipo de indicadores que desde hace mucho tiempo han sido usados por Arquitectura y urbanismo sostenibles © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
152 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente las ciencias biológicas y ambientales, son los bioindicadores. Se trata de especies concretas de organismos que solo están presentes si el entorno en el que se encuentran reúne una serie de características (unos determinados intervalos de temperatura, de salinidad del agua o de otro tipo de propiedades del medio físico). Los indicadores resultan de la agregación de la información a un nivel máximo de integración. Está claro que un buen indicador será aquel que refleje de forma fidedigna el comportamiento del sistema con relación a un aspecto de interés para la gestión o simplemente para el conocimiento de la evolución de la realidad. La emergencia de la cultura de la sostenibilidad ha conducido a que los valores de una sociedad no sólo deben deducirse del conocimiento de la economía, por ejemplo, sino que se debe integrar una amplia gama de aspectos como son los ambientales y sociales. Se trata de valores o calidades que resultan de la integración de diferentes variables ambientales y sociales, que se relacionan con la calidad de vida de la población y de su medio ambiente. Es importante considerar que un sistema de indicadores dado no es un sistema estático sino que ha de adaptarse a las necesidades del momento en función de la evolución seguida hacia la sostenibilidad. Los indicadores de sostenibilidad presentan diferentes niveles de agregación de la misma que será significativa para los diferentes receptores o usuarios de la información. Para los expertos en temas ambientales, serán necesarios indicadores que reflejen el estado de determinados aspectos derivados de datos básicos, puesto que la utilización de la información será a menudo objeto de posteriores análisis y reelaboraciones. Los gestores precisaran niveles de integración superiores, útiles para la gestión y la toma de decisiones, mientras que para la población en general pueden ser necesarios indicadores o índices generales que resulten incluso de la integración de otros indicadores. Diferentes organizaciones internacionales, nacionales y locales han desarrollado sistemas de indicadores de sostenibilidad. Uno de los mas extendidos es el propuesto por la Comisión de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas conocido como el modelo PER (Presión-Estado-Respuesta). En este caso, los indicadores se agrupan en tres clases, en función del tipo de información a la que se refieren: causas de impacto (indicadores de presión), estado del medio con relación al impacto (indicadores de estado) y respuesta dada al impacto (indicadores de respuesta). El sistema de la ciudad de Seattle sostenible (elaborado por la comunidad para la comunidad) presenta diferentes categorías, que aglutinan respectivamente indicadores sobre la calidad del medio ambiente (salmones detectados, zonas húmedas, biodiversidad, erosión del suelo, calidad del aire, calles peatonales, espacios abiertos,...), indicadores sobre la población y los recursos, indicadores económicos, indicadores relacionados © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
153 ARQUITECTONICS con los jóvenes y la educación, y un conjunto de indicadores derivados sobre el estado de la salud y las características de la comunidad. El sistema de termómetros de la Haya está básicamente pensado para informar a la población, de una forma sencilla, del estado de la ciudad en distintos aspectos, mediante la utilización de representaciones gráficas en forma de termómetros. Las categorías de indicadores son las siguientes: AIndicadores relacionados con el agua: reducción de la descarga de aguas residuales en las aguas superficiales, número de colectores no conectados a sistemas de depuración, reducción del consumo de agua,… BIndicadores de movilidad: incremento del número de pasajeros que utilizan el transporte público, número de kilómetros de recorrido del transporte público, reducción del número de víctimas derivadas del transporte,... CIndicadores de ruido: número de viviendas aisladas acústicamente cercanas a viales, áreas de velocidad limitada a 30 km/h,… DIndicadores relacionados con los residuos: cantidades de residuos orgánicos compostados, recuperación del vidrio,… EOtros grupos de indicadores: calidad del suelo (suelo limpio de áreas industriales,…), usos de la energía (reducción de las emisiones de CO2, incremento en la producción de energía eólica,..), estado de los espacios naturales, intensidad de negocio y estado de la calidad de vida de la población. La Comisión de las Naciones Unidas para el Desarrollo Sostenible propuso un sistema de indicadores, de uso didáctico, dentro del proyecto de educación ambiental “Misión de Rescate del Planeta Tierra”. El sistema cuenta con indicadores referidos a parámetros de calidad del aire, del agua y de otros problemas ambientales. Un indicador de carácter general es el ideado a partir de las ideas de William Rees referidos a la pisada ambiental. Es un valor que expresa la superficie del territorio necesaria para absorber los impactos producidos por la ciudad (por ejemplo, para absorber el dióxido de carbono generado por las combustiones). El sistema de indicadores ABC propone tres niveles de indicadores, que permitirían superar las limitaciones que supone la utilización exclusiva de indicadores de validez local y regional. Según este sistema, los indicadores están organizados en tres niveles de integración, en concreto: AIndicadores específicos de área BIndicadores básicos (de carácter regional, por ejemplo la región europea) CIndicadores centrales (o indicadores core, de validez universal) Un grupo de 12 ciudades europeas está experimentando este sistema y se tienen datos concretos de la evolución de los indicadores de cinco años. Este sistema posee la ventaja de que permite la comparación del estado medioambiental de distintas zonas y la objetivación de la información. Además, permite la adaptación a la singularidad de cada Arquitectura y urbanismo sostenibles © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
154 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente ciudad. Algunos de los ejemplos del grupo B, de indicadores básicos de carácter regional, son los siguientes: - % de la población que tiene acceso a espacios abiertos, públicos o priva dos, a menos de 400 m o caminando durante menos de cinco minutos. - Media de consumo de agua de bebida por habitante. - Porcentaje de viviendas que utilizan paneles solares fotovoltaicos. - Porcentaje de viviendas que practican la recogida selectiva para el compostaje. - Número de centros de educación o información ambientales (sin considerar las escuelas). - Número de automóviles por 1000 habitantes. - Porcentaje de calles para peatones. - Número de accidentes de tráfico: número de muertes y heridos. - Número de crímenes,… ATRIBUTOS INDICADORES URBANOS BÀSICOS 1.- Población urbana a/ Población b/ Densidad de población - Número de habitantes en la ciudad (1) - Número de habitantes en la conurbación (2) - Población por km2 (3) - Superficies según tipos de densidad (4) 2.- Ocupación urbana del territorio a/ Superficie total b/ Superficie total construida c/ Áreas abiertas d/ Red de transporte - Superficie en km2 (5) - Superficie en km2 (6) - Superficie según usos del suelo (7) - Superficie en km2 (8) - % de áreas verdes (9) - % de superficie ocupada por el agua (10) - Longitud de autopistas y autovías (km) (11) - Longitud de vías de tren (km) (12) - % en superficie del área urbana total (13) 3.- Áreas abandonadas Superficie total - Superficie en km2 (14) - % del área urbana total (15) 4.- Áreas renovación urbana Superficie total - Superficie en km2 (16) - % de la superficie total (17) 5.- Movilidad urbana a/ División modal (por tipos de transporte) b/ Patrones de desplazamiento c/ Volúmenes de tráfico - Número de desplazamientos por habitante y día (18) - Longitud media de los desplazamientos en km por habitante y día (19) - Número de desplazamientos de entrada y salida de la conurbación (20) - % de la población urbana que entra y sale (21) - Volumen total (22) - Flujo interno y externo, en vehículo por km (23) - Número de vehículos en las principales rutas (24) © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
155 ARQUITECTONICS ATRIBUT0S INDICADORES DE FLUJOS URBANOS 6.- Agua a/ Consumo de agua b/ Aguas residuales - Consumo por habitante, en litros por día (25) - % de recursos de agua subterránea respecto al total de agua suministrada (26) - % de viviendas conectadas al sistema de alcantarillado (27) - Número de plantas depuradoras por tipos de tratamiento (28) - Capacidad de depuración por tipos de tratamiento (29) 7.- Energía a/ Consumo de energía b/ Plantas de producción de energía - Energía eléctrica usada, en Gw/año (30) - Energía usada según tipo de combustible y sector (31) - Número de plantas en la conurbación (32) - Tipos de plantas en la conurbación (33) 8.- Materiales y productos Transporte de bienes - Cantidad de bienes transportados dentro y fuera de la ciudad,en kg per cápita y año (34) 9.- Residuos a/ Producción de residuos b/ Reciclado c/ Tratamiento de residuos y eliminación - Cantidad de residuos recogidos, en toneladas por habitante y año (35) - Composición de los residuos (36) - % de residuos reciclados por fracción (37) - Número de incineradoras (38) - Volumen incinerado (39) - Número de vertederos (40) - Volumen recibido en los vertederos según tipo de residuo (41) ATRIBUTOS INDICADORES DE CALIDAD AMBIENTAL URBANA 10.- Calidad del agua a/ Agua para beber b/ Agua superficial - Número de días al año en los que los estándares de la OMS se han excedido (42) - Concentración de oxígeno disuelto en las aguas superficiales, en mg/litro (43) - Número de días en los que el pH es > 9 o < 6 (44) 11.- Calidad del aire a/ A largo plazo: SO2 y partículas en suspensión b/ Concentraciones a corto plazo: O3, SO2 y partículas en suspensión - Media anual de las concentraciones (45) - Excedentes de los criterios de calidad del aire para el O3 (46), SO2 (47) y partículas en suspensión (48) 12.- Calidad acústica Exposición al ruido (habitante por periodo de tiempo) - Exposición al ruido superior a 65 dB (49) - Exposición al ruido superior a 75 dB (50) 13.- Seguridad del tráfico Consecuencias de los accidentes de tráfico - Número de muertos por 10.000 habitantes (51) - Número de heridos por 10.000 habitantes (52) 14.- Calidad de la vivienda Media de superficie de suelo por persona - m2 por persona (53) 15.- Accesibilida d a los espacios verdes Proximidad a las áreas verdes urbanas - Porcentaje de personas que poseen una área verde en 15 minutos de paseo (54) 16.- Calidad de los hábitats urbanos Número de especies de pájaros - Número de especies de pájaros (55) Indicadores del medio ambiente urbano. Fuente: European Environment Agency. Europe´s Environment. Arquitectura y urbanismo sostenibles © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
156 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente The Dobris Assessment. EEA, 1995. Tabla 12: Selección de algunos de los indicadores de sostenibilidad propuestos en Xarxa de ciutats i pobles cap a la sostenibilitat, Diputació de Barcelona, 1998. Se trata de un conjunto de 50 indicadores clasificados en tres grupos siguiendo el sistema PER propuesto por la Comisión de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas. Estos mismos indicadores pueden, a la vez, clasificarse en indicadores de estructura municipal (E), de flujos municipales (F) y de calidad municipal (C), siguiendo la propuesta del Informe Dobris sobre el estado del medio ambiente en Europa de la Unión Europea 1995. En el mercado es posible encontrar programas informáticos que manejan los datos de indicadores y permiten combinaciones de interés para el análisis de la realidad en un momento determinado. Uno de estos instrumentos es INDEX® de Criterion (ver http://www.crit.com/), que usa la tecnología de Sistemas de Información Geográfica (GIS) basados en ESRI ArcView y permite la concreción en el espacio de los datos de diferentes indicadores, desde los de tipo ambiental a los socioeconómicos. Además, permite una sencilla comunicación a la población de la evolución de estos indicadores. Indicadores de presión Indicadores de estado Indicadores de respuesta Índice de movilidad en vehículo privado(km x vehículo x año) E Usos reales del suelo (Ha) E Desplazamientos en transporte público (%) E Consumo de agua (litros por habitante y día) F Artificialización de la línea de costa (km) E Espacio viario destinado a peatones y bicicletas (m2 y m) E Producción de aguas residuales industriales (m3) F Calidad ecológica de los ríos (valores del índice usual) C Representantes en los consejos municipales (número) E Aguas residuales urbanas tratadas (m3) F Calidad de las aguas y arena litorales (valores de los índices usuales) C Alegaciones ambientales a los proyectos municipales (número) E Energía consumida (Kw/hab x año) F Población sin servicio de suministro de agua potable (número de ciudadanos) C Asociaciones ambientales activas en el municipio (número asociaciones/número de socios) E Consumo de energías renovables (Kw x año) F Condiciones de las praderías de Posidonia oceanica (unidades del índice escogido) C Residuos industriales valorizados (Tm/año) F Consumo de carburantes (litros/vehículo x año) F Superficie forestal quemada (Ha) C Superficie reforestada (Ha) C Emisión de contaminantes atmosféricos (Tm) F Suelo agrícola en el municipio (Ha) E Proximidad a zonas verdes urbanas (metros y número de ciudadanos) C Emisión de gases que contribuyen al efecto invernadero (Tm/año) F Tiempo necesario para llegar a pie a los servicios básicos (horas) E Protección de zonas naturales (Ha) E © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
157 ARQUITECTONICS IVIV IVIV IV.5 Elementos para una arquitectura sostenible.5 Elementos para una arquitectura sostenible .5 Elementos para una arquitectura sostenible.5 Elementos para una arquitectura sostenible .5 Elementos para una arquitectura sostenible Arquitectura y sociedad sostenibleArquitectura y sociedad sostenible Arquitectura y sociedad sostenibleArquitectura y sociedad sostenible Arquitectura y sociedad sostenible Los impactos de la arquitectura y de la construcción sobre el medio ambiente y la calidad de vida son, en general, poco conocidos entre la población. Estos impactos presenten una doble dimensión, global y local, con manifestaciones concretas. En relación con los impactos de carácter global, los expertos han valorado que una décima parte de la energía usada en la sociedad actual se dedica a la construcción y al mantenimiento de los edificios de viviendas y de oficinas. También se ha calculado que una parte muy significativa de los recursos físicos del planeta (madera, agua, recursos minerales,…) se dedica a este sector. Reflejo de ello es que el 40% de los materiales usados en la sociedad moderna se convierten en materiales de construcción. La construcción del edificio, así como la producción y el transporte de los materiales necesarios, consume tanta energía y produce tanta contaminación como diez años de funcionamiento del mismo. Consecuentemente, la forma en que se construye y habita incide en el estado del medio ambiente global, en aspectos como la destrucción de bosques, el deterioro del paisaje para la obtención de materiales, la degradación de los ríos, la contaminación del aire o el cambio climático derivado de las combustiones de procesos industriales relacionados con la producción de los materiales de la construcción. Los impactos ambientales se manifiestan también a escala local en aspectos como el consumo de espacio o las molestias derivadas del proceso constructivo y, en la fase de uso, en aspectos como la calidad de vida, la salud y la seguridad de sus habitantes. Estos aspectos se concretan, entre otros, en la creación de atmósferas interiores no saludables, en la alienación de sus ocupantes por la determinación de su comportamiento a causa de un diseño inadecuado, o en la exposición a ruidos intensos y continuados. Nuevas técnicas de diseño y construcción sostenibles han de implantarse en un futuro próximo en el contexto de una sociedad que haya optado por la sostenibilidad. La experiencia obtenida con la implantación de sistemas de gestión medioambiental en otros campos, como es el caso de la industria, permitirían avanzar en esta dirección. En el sector industrial, por ejemplo, los efectos de la producción se manifiestan de una forma evidente e inmediata en la contaminación del medio, lo que ha obligado a sus gestores y a la administración a implantar medidas correctoras. A lo largo de los últimos decenios, se han manifestado tres tendencias sucesivas, aunque en la actualidad se pueden encontrar en vigencia las tres posiciones. La primera, marcada por la irresponsabilidad, se concretaba en la reducción de las emisiones contaminantes escondiéndolas de alguna manera. Algunas prácticas como la disolución de los contaminantes en grandes volúmenes de agua o aire para reducir su concentración, y así Arquitectura y urbanismo sostenibles © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
158 ARQUITECTONICS Arquitectura y medio ambiente no superar los límites establecidos, eran habituales. En relación con los residuos sólidos tóxicos y peligrosos o bien se depositaban en áreas incontroladas o bien se inyectaban a terrenos de alquiler o compra. Todas estas prácticas han tenido importantes costos sociales como consecuencia del necesario saneamiento posterior de los suelos y de las aguas. La segunda fase, dominante en los años 70 y 80, se caracterizó por la corrección al final del proceso productivo, en lo que en inglés de conoce como end-of-pipe . Los impactos ambientales eran mitigados por plantas depuradoras de aguas residuales, equipos de tratamiento de gases y partículas o con la inertización, incineración o vertido controlado de residuos. Esta vía implicaba grandes inversiones en instalaciones, con tecnologías a menudo sofisticadas, y gastos, de mantenimiento y dedicación de personal especializado que, en determinadas industrias, condicionaban su viabilidad económica. La tercera tendencia, iniciada a finales de los años 80 y en la década de los 90, se caracteriza por la prevención de la contaminación desde el origen y en la internalización de los costes ambientales. Se trata de revisar completamente el sistema productivo para reducir los impactos en el medio ambiente. Esta revisión y la implantación de medidas correctoras reduce al mínimo las emisiones en cada punto, optimiza el uso de la energía y da lugar a un proceso productivo limpio, eficaz y competitivo. Dentro del proceso se recuperan los materiales y se potencia la cogeneración para evitar las pérdidas energéticas. Los materiales no reutilizables por la propia industria se comercializan como subproductos o materias primeras para otros procesos industriales que los pueden aprovechar. Los residuos no utilizables son convenientemente tratados y dan lugar a residuos inertes. Las pérdidas de agua y de materiales se minimizan, puesto que se establece un ciclo más o menos cerrado en el proceso productivo. Asimismo, el conocimiento y el control detallado de las distintas fases del proceso inciden en una mayor seguridad del trabajador y de la población del entorno próximo. Las experiencias llevadas a cabo hasta ahora demuestran que las inversiones necesarias para optimizar el proceso productivo son amortizadas en poco tiempo puesto que se hacen necesarios menos recursos materiales y energéticos. La consecución de este modelo está ligada al establecimiento de un sistema de gestión medioambiental, integrado en el sistema de gestión general de la industria, en el que se establecen objetivos, procedimientos y la evaluación continuada del propio sistema. En relación con esta tendencia, se ha de considerar que la sostenibilidad de un proceso productivo no está solamente vinculada a la calidad del proceso sino también al producto en sí mismo. Mediante el análisis del ciclo de vida del producto pueden conocerse los impactos directos y indirectos del mismo. Este método de análisis considera los costos energéticos y de recursos naturales, así como los impactos derivados de la obtención de las materias primas © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.
159 ARQUITECTONICS necesarias en el proceso productivo. También considera los mismos costes referidos al uso posterior del producto por parte del consumidor, así como los derivados del tratamiento, reciclaje o reutilización de los residuos generados. En otros términos: es un análisis que recorre todo el ciclo de vida del producto (de la cuna a la tumba). En el campo inmobiliario se han producido experiencias similares en esta dirección. En 1987 se dio por acabada la nueva sede del Banco Internacional de Holanda en Amsterdam, en la que se realizó un diseño “orgánico” que consideró tanto los aspectos de ahorro energético y de otros recursos como los de integración de formas naturales en sus interiores. El diseño incorporó diversas medidas, de forma que en la nueva sede se consumía la décima parte de la energía que usaba el antiguo edificio. Los costes adicionales derivados del diseño y de la construcción, invertidos en este ahorro energético y de materiales, fueron amortizados en tan sólo cuatro meses. Si bien esta experiencia es indicativa de las posibilidades en el futuro, cabe decir que se trata de una experiencia concreta en absoluto, muestra del las tendencias dominantes en estos momentos, pues, siguen predominando criterios de rentabilidad inmediata a corto término, derivados de la resistencia al cambio por parte de los diversos agentes actuantes en el negocio inmobiliario. Hacia una práctica de la construcción sostenibleHacia una práctica de la construcción sostenible Hacia una práctica de la construcción sostenibleHacia una práctica de la construcción sostenible Hacia una práctica de la construcción sostenible Los impactos de la construcción sobre la calidad del medio ambiente son de índole local y global, y derivan tanto de la alta intensidad en el uso de los recursos naturales y de la energía como de la elevada generación de residuos que ello conlleva. Para valorar estos impactos se debe tener en cuenta no sólo la fase de construcción sino también el ciclo de vida del edificio. Este ciclo comprende el proyecto, la producción de materiales de construcción, la ejecución, el uso, el derribo o su rehabilitación y la gestión de los residuos generados en las distintas fases. Por tanto, para un edificio, como para cualquier otro producto, la aplicación de criterios de sostenibilidad tendrá que tener en cuenta el análisis completo del ciclo de vida del edificio desde la idea arquitectónica hasta su previsible final. Los impactos del edificio construido, de tipo local, inciden en la calidad de vida (y en la salud) tanto de sus ocupantes como de la población residente en su entorno más o menos inmediato. Los impactos de carácter global son consecuencia de la intensidad de uso de los materiales y de la energía invertida en la construcción. Los materiales de construcción se obtienen a partir de una intrincada estructura de explotación de los recursos naturales del territorio próximo y lejano (canteras, explotaciones forestales, cementeras, u otras industrias de transformación de metales o plásticos, por ejemplo) que generan impactos ambientales de distinta índole. La alta intensidad en el uso de la energía de la construcción deriva, sobretodo, del transporte y de las propias actividades constructivas, que son asimilables a las que se producen en otras Arquitectura y urbanismo sostenibles © Los autores, 2003; © Edicions UPC, 2003.