Unidad3 - tgssandyrc

TEORIA GENERAL DE SISTEMAS
Unidad 3
i)
Introducción a la cibernética: Sistemas y Maquinas.
Si observamos nuestro entorno vemos que estamos inmersos en un mundo de sistema.
En la física entramos dos formas de abordar el estudio de sistemas: la primera, que se desarrolla en
torno a la mecánica clásica, estudia el comportamiento de conjuntos de partículas materiales sometidas
a ciertas ligaduras. En el estudio de estos sistemas esta el origen del concepto de sistema dinámico. La
segunda noción de sistema empleada en física esta asociada a la termodinámica, se considera a este
como una entidad en si, caracterizada por magnitudes que se refieren a la totalidad.
Si nos adentramos en el campo de las ciencias sociales y humanas, aquí se presenta las características
de complejidad, de los objetos formados por partes entrelazadas entre si, a los que denominamos
sistemas. Desde las ciencia humanas y sociales no se ha hecho ninguna aportación significativa a la
formalización del concepto de sistema.
Hay unos sistemas que conocemos bastante bien, al cabo lo hemos concebido y construido, somos
capaces de repararlos si se avería, y los manejamos con aceptable destreza: son las maquinas. Las
maquinas son entidades complejas, formadas por partes en mutua interacción, con un comportamiento
global que deriva de la coordinación de sus partes.
La consideración del sistema global como un objeto de naturaleza distinta a ala de sus partes, ha pasado
a ser moneda común en la practica del ingeniero que proyecta sistemas dotados de regulación
automática..
Las maquinas son sistemas. Son además sistemas que podemos conocer bien, podemos experimentar
con ellas, podemos modificarlas y nos manifiestan, salvo situaciones extremas de carácter catastrófico,
una cierta docilidad.
Génesis histórica de la cibernética:
En 1920 el instituto tecnológico de Massachussets se dedicaba fundamentalmente a la técnica de la
ciencia básica. Se trataba de una institución dedicada a la formación de ingenieros industriales, civiles,
mecánicos, navales y otras especialidades. Las matemáticas y la física se enseñaban en medida en que
se consideraban piezas claves para la formación de los ingenieros.
Norbert Wiener se integro al instituto precedido de una fama de prodigo de las matemáticas.
Este trabajo interdisciplinario iba a tener una considerable importancia en la génesis de la cibernética.
Contactos con la biología, los computadores y la ingeniería eléctrica suministraron a Wiener el
conocimiento y la experiencia que le permitieron presentir los paralelismos existentes, en lo que
respecta a sus estructuras, entre los organismos vivos y determinados sistemas con los que se trabajaba
en ingeniería eléctrica. Lo que le llevaría a desarrollar la síntesis a la que bautizo como cibernética.
Para llegar a esta síntesis concurrió un hecho anecdótico, que afrontaba la sociedad americana: La
guerra mundial. Se ocupa entonces Wiener de un problema concreto, de carácter aparentemente
limitado, pero al que supo dar una enorme proyección: el problema de automatizar el cañón antiaéreo.
Discusiones por analogías entre ingenios autogobernados y determinados procesos que tienen lugar
entre los seres vivos, produjeron una formulación de un concepto que mas tarde Wiener llamo
cibernética: titulo en el que se engloba una teoría del control y comunicación en el animal y en las
maquinas. La cibernética surge de un contacto enriquecedor entre especialistas de distintas disciplina
que observan como en sus respectivos campos de estudio se presentan sistemas que, aunque de
naturaleza física diferente, presentan modos de comportamiento análogos.
ING. SANDY ELENA ROMERO CUELLO
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La cibernética se establece la existencia de analogías profundas entre los procesos autorreguladores que
tienen lugar en los organismos vivos y aquellos que e incorporan a determinados ingenios, como son
los servomecanismos o reguladores elementales.
El núcleo central de la cibernética
El núcleo central de la cibernética lo constituye la objetivación.
La palabra objetivación debe entenderse como el establecimiento para una determinada función de un
sistema que la satisfaga. La clase de funciones de las cuales trata la cibernética, resulta, del análisis de
un hombre que viaja solo en un bote de remo. Este hombre cumple cuatro funciones:
1. se propone una meta u objetivo: con lo cual cumple la función de capitán.
2. observa la dirección y la desviación y decide la corrección a efectuar: con lo cual cumple la
función de piloto.
3. realiza los cambios decididos: función de timonel.
4. entrega el trabajo físico necesario para alcanzar la meta: función de remero.
OBJETIVO
(capitán)
DESICION
DETECCION
(timonel)
ACCION
(remero)
(Piloto)
EFECTOS
(entorno)
El piloto no realiza trabajo físico (como el remero) ni tampoco interviene de modo inmediato en
una transformación de energía (como el timonel). Antes bien, elabora la información que el capitán
le transmite acerca de la realización del objetivo propuesto, junto con la información obtenida por
la observación del mundo externo.
La tarea de una objetivación de esta función piloto generalizada (recepción pasiva y observación
activa de informaciones, su almacenamiento y reelaboración, así como la entrada de la información
resultante) es el problema nuclear de la cibernética técnica.
La técnica cibernética se ocupa de la objetivación de las funciones que hacen a la consecución de
un objetivo.
Control del error
El control es aquello que regula el comportamiento del sistema, el mantenimiento de variaciones
con respecto a los objetivos del sistema dentro de unos limites permisibles.
El principio general a aplicar se denomina: Regulación por control del error, en donde el sistema es
accedido por un dispositivo de control que se suministra información sobre el estado efectivo
comparado con el estado propuesto. Componentes para que la regulación por control de errores
funcione:
1. el sistema a ser controlado.
2. un objetivo o patrón fijado de antemano.
3. un subsistema de control, con la capacidad para detectar e estado del proceso y su posible
desviación y la capacidad para corregirlos.
ING. SANDY ELENA ROMERO CUELLO
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4.
E
N
T
O
R
N
O
Sistema abierto
Sistema
a ser
controlado
Subsistema de
control
ii) Dinámica de sistemas: los resortes internos
el funcionamiento básico de sistemas se establece por el juego combinado de los bucles de
realimentación, de los flujos y de los depósitos. Tres nociones entre las mas generales del enfoque
sistémico y claves del acercamiento de campos muy diferentes, de la biología a la gestión, de la
ingeniería a la ecología.
La retroacción
En un sistema donde tiene lugar una transformación hay entradas y salidas. Las entradas resultan de
la influencia del entorno sobre el sistema. Y las salidas de la acción del sistema sobre el entorno.
En todo bucle de retracción, informaciones sobre los resultados de una transformación o de una
acción son reenviadas a la entrada del sistema en forma de datos. Si estos dato nuevos datos
contribuyen a facilitar y a acelerar la transformación en el mismo sentido que los resultados
precedentes, se trata de un bucle positivo sus efectos son acumulativos. Si estos nuevos datos
actúan en sentido contrario se trata de un bucle negativo. Sus efectos estabilizan el sistema.
El bucle positivo: aumento de las divergencias
Un bucle de retroacción positiva conduce a un comportamiento divergente: expresión indefinida,
explosión o bloqueo total de las actividades. El mas arrastra al mas, existe el efecto bola de nieve.
Un bucle positivo abandonado a si mismo no pude mas que conducir a la destrucción del sistema,
ya por explosión o por detención de todas las funciones.
La exuberancia de los bucles positivos debe ser controlada por los bucles negativos. Condición
esencial para que un sistema pueda conservarse en el transcurso del tiempo.
El bucle negativo: convergencia hacia un fin
Este conduce a un comportamiento adaptativo o propositivo, parece tender a un fin, mantenimiento
de un nivel, de una temperatura, de una velocidad, etc.
En un bucle negativo, toda variación hacia el mas implica una corrección hacia el menos (es
inversamente).
Hay una regulación: el sistema oscila alrededor de una posición de equilibrio que jamás alcanza. El
termostato o el deposito de agua provisto de flotador son ejemplos sencillos de una regulación por
realimentación negativa.
El papel de los flujos y de los depósitos.
El comportamiento de todo sistema depende esencialmente de dos tipos de variables:
Las variables flujo, se simbolizan por las “válvulas que controlan los flujos.
No se expresan mas que entre dos instantes o a lo largo de determinada duración, siendo
dependientes del tiempo.
Las variables de estado (o de nivel), indicando lo que esta contenido en los depósitos, por
rectángulos. Indican la acumulación en el tiempo de una cantidad dada. Expresan el resultado de
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una integración. Si el tiempo se detiene, el nivel permanece constante, mientras que los flujos
desaparecen, porque son el resultado de acciones, de actividades del sistema.
Ejemplo hidráulico, donde la variable flujo es el caudal (cantidad media desplazada entre dos
instantes), la variable de estado es la cantidad de agua acumulada en la reserva en un momento
dado.
Dinámica de la conservación: (estado estacionario)
Este estado es logrado por los sistemas complejos gracias al intercambio que mantienen con su
entorno, consumiendo energía libre y produciendo entropía.
Se logra así un equilibrio de flujos, cuando las velocidades de los mismos son iguales y de
direcciones opuestas. Mientras que en equilibrio, las propiedades se mantienen porque no hay
procesos, en estado estacionario se mantienen constantes gracias a que hay procesos balanceados.
El estado estacionario es un estado de equilibrio mantenido constante gracias a la actuación del
medio. Las variables de un sistema que define su estado pueden ser comparadas con depósitos.
Cuando ellas permanecen en un valor constante el sistema se halla en estado estacionario.
Dinámica del cambio: los desequilibrios
Para un sistema complejo durar no basta, es preciso adaptarse, crecer, evolucionar. Aunque el
concepto de estado estacionario pueda explicarnos como se mantiene un estado determinado del
sistema y que este logre equilibrarse con el medio, no nos explica como gesta ese estado, ni como
puede evolucionar hacia estados mas organizados.
En situaciones lejanas al equilibrio, no podemos seguir afirmando que el sistema va a tender a
minimizar la producción de entropía sino que, además, ni siquiera estamos seguros de que la
estructura misma del sistema se vaya a conservar si se aleja de el
En situaciones cercanas al equilibrio, las calamidades del crecimiento de entropía, desorganización,
desorden y destrucción de estructuras son cosas que predominan cerca del equilibrio. Por el
contrario lejos del equilibrio pueden generarse estructuras nuevas.
El desequilibrio en un sistema origina una fuerza, que da origen a un proceso que crea una
estructura. Una estructura es siempre el resultado de una inestabilidad.
iii) entropía y neguentropia
Leyes de la termodinámica:
Entre los principios mas importantes que describen los procesos físicos se encuentran las leyes de la
termodinámica. Ellas se encuentran relacionadas con los intercambios de energía y con la tendencia
de sus flujos, especialmente de la energía calorica.
La conservación de la energía.
Cuando dos cuerpos que poseen la misma temperatura son colocados uno al lado de otro, sus
temperaturas permanecen constantes. Esta es la llamada ley cero de la termodinámica. Esto nos
conduce a la primera ley de la termodinámica que dice que en un sistema cerrado la energía es
conservada. O lo que es lo mismo la energía no se crea ni se destruye.
La degradación de la energía
¿Qué sucede cuando dos objetos no poseen la misma temperatura? La repuesta a este problema la
encontramos en la segunda ley de la termodinámica, que dice que existirá un flujo neto de energía y
siempre desde el cuerpo mas caliente al mas frío. Si dejamos una taza de café con su temperatura a
50º algún rato sobre l mesa, observaremos cuando lo tomemos, que se ha enfriado. La taza de café
perdió temperatura debido a su exposición a un medio mas frío. El café, jamás, por si mismo, podrá
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calentarse, llegando a superar la temperatura de su medio. Esta ley utiliza consideraciones
probabilísticas. Se basa en la observación de que cuando ciertos estados del sistema son mas
probables que otros, el sistema siempre se moverá en la dirección del estado mas probable. Por
ejemplo no existe una probabilidad que el café logre mantener su temperatura igual a la del medio
ambiente por mucho tiempo, al revés, es muy probable que el café caliente pierda temperatura y
alcance una temperatura que se aproxime a la del medio ambiente. Así, la segunda ley de la
termodinámica señala que es lo mas probable que ocurra.
Entropía
No es un concepto ni una idea simbólica, sino una cantidad física mensurable tal como el largo de una
cuerda, la temperatura de cualquier punto del cuerpo. En el punto de la temperatura conocida como
cero absoluto la entropía de cualquier sustancia es cero. Cuando llevamos esa sustancia a cualquier otro
estado mediante pasos lentos y reversibles la entropía aumenta.
De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, la entropía de un sistema aislado es siempre
creciente. Así, podemos afirmar que la entropía del universo es siempre creciente.
La entropía ejerce su acción en los sistemas aislados, es decir, aquellos que no comercian con su medio.
Luego podemos afirmar concretamente que estos sistemas se encuentran condenados al caos y a la
destrucción.
La entropía y los sistemas abiertos
Los sistemas sociales están compuestos por personas que cumplen un papel definido. La gente que
observa un partido de fútbol, desde el punto de vista de distribución, podría suponerse como ordenados
de acuerdo a su distribución mas probable. Desempeñan funciones de observadores, que son mas bien
uniformes, en ese sentido simétricos. Los observadores del partido de fútbol deciden ordenarse y
formar una “barra” y para eso designan un jefe de barra. El sistema social cambia entonces como
producto de su organización.
Si por alguna razón los sistemas no son controlados, lo mas probable es que comience a funcionar la
entropía: los sistemas irán perdiendo su estructura y cohesión.
La ley de la entropía indica que esta es creciente, es decir, la entropía va en aumento. Los sistemas
pasan por estados diferentes, cada vez mas desordenados y mas caóticos. Sin embargo, la simple
observación del transcurso histórico de numerosos sistemas, parece contradecir este aspecto de la ley
de la entropía siempre creciente. En numerosos casos, los sistemas mantienen su ordenamiento a través
del tiempo. aun se presentan otros casos en que los sistemas parecen organizarse mas a medida que
pasan de un estado a otro. Por ejemplo la iglesia católica después de dos mil años no parece indicar u
grado de desorganización ni de caos.
La neguentropia y la subsistencia del sistema
La expresión entropía negativa o neguentropia es en si una medida de orden. De este modo, el
mecanismo mediante el cual el organismo se mantiene estacionario y a un nivel bastante alto de
ordenamiento (es decir, a un nivel bajo de entropía) realmente consiste en extraer continuamente orden
(u organización) de su medio.
Así, los sistemas abiertos al extraer orden del medio y reemplazar con él el desorden producido por sus
procesos vitales, rompen la ley inexorable que ataca a los sistemas: la entropía creciente. Podemos,
entonces, establecer claramente una nueva distinción entre sistema cerrado y sistema abierto. El
sistema cerrado tiene una vida contada, sucumbe ante la entropía creciente. El sistema abierto presenta
características tales (interacción con su medio e importación de entropía negativa u orden que esta en
condiciones de subsistir y aun de eliminar la ley de entropía.
La generación de neguentropia
Un sistema abierto puede presentarse como aquel que importa energía (corriente de entrada),
transforma esa energía (proceso de transformación) y luego exporta al medio esa nueva energía. Con el
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producto de esa exportación, el sistema esta en condiciones de obtener nuevamente sus corrientes de
entrada necesarias para llevar a cabo el proceso de transformación que lo caracteriza y diferencia del
resto de los sistemas.
E1
T
E2
Así, E2 tiene que ser capaz de generar E1 (en que E1 es la energía de entrada y E2 es la energía de
salida).
Ahora bien, el sistema abierto puede almacenar energía, es decir, no toda la energía (E1) debe ser
utilizada en la transformación (T). Supongamos que E`1 es la energía destinada al proceso de
transformación propiamente tal y E``1 es un saldo. Entonces: E1= E`1 + E``1 , E1 - E`1= E``1
E``1 representa entonces una cantidad de energía no utilizada en el proceso de transformación o de
elaboración del producto particular del sistema. Es una energía que permanece (o se acumula) dentro
del sistema y es justamente este E`1 el que sirve de base para la creación de la neguentropia o entropía
negativa.
Información y entropía
Sabemos que se necesita para obtener información, e información para manejar energía. Cualquier
instrumento dinámico de medida insertado en un sistema tiene que absorber algo de energía para poder
accionar un mecanismo.
La teoría de la instrumentación demuestra el porque es necesaria la energía para obtener información,
los recientes avances en la teoría de la información muestran como se necesita la información para las
transformaciones de energía. La palabra entropía fue utilizada primeramente por Clausius para
representar la transformación que siempre acompaña a la conversión entre energía mecánica y térmica.
La idea de una conexión inherente entre la entropía y la información precedió en muchos años al
trabajo Shannon. Para su formulación imaginaba un recinto dividido en dos compartimientos
relacionados por una compuerta. Pero Maxwell colocaba un diablillo en la compuerta el que,
accionándola, permitía el paso de las moléculas rápidas solo hacia uno de los compartimientos y las
lentas hacia otro. Con ello reducía la entropía en el sistema ya que en el estado de cosas conocer la
velocidad de una molécula nos da información sobre la velocidad de las demás.
Información y organización
Mientras la entropía es una medida de desorden la información es una medida de organización. De todo
lo que se ha señalado, tenemos que para, que un sistema se pueda operar dentro de cierto equilibrio, es
necesario una limitación de las comunicaciones, los sistemas sociales deben tener una red selectiva de
comunicación
iv) El principio de organicidad
cuando un sistema tiende a destruirse, este es el principio de la entropía siempre creciente. Puede pasar
al caos o a evolución que tiende a aumentar el grado de organización que posee el sistema. Según
Boulding: “en la imagen de la historia del universo, parece estar operando dos fuerzas o tendencias
opuestas. Por una parte tenemos la tendencia representada por la 2ª ley de la termodinámica. Por la
otra, observamos claramente a través de los registros de la historia, una tendencia diferente. Esta es la
tendencia al surgimiento al surgimiento de la organización”. Según Wolfang Wiese: “plantea que junto
a las conocidas leyes de la energía deberá existir una tercera ley “ley de la organización”. Señala que la
organización de un sistema es un principio que se puede referir a fuerza o materia, pero que, por si, es
una magnitud independiente, ni energía ni sustancia, sino algo tercero expresado por la medida y el
modo de orden”.
El mundo en equilibrio
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El mundo puede ser representado como una sistema o como una colección de muchos sistemas que de
una forma u otra actúan y se interrelacionan unos con otros dentro de una realidad dinámica. Un
ejemplo: las acciones que toma el gobierno de un país repercuten, directa o indirectamente en las
conductas de otros países y regiones que en principio parecían totalmente aislados, como en el caso
donde las políticas económicas de algún país europeo y seguidos por otros, terminan con la devaluación
del signo monetario de un país ubicado en otro contenido.
A pesar de toda esa enorme dinámica de fuerza, de acciones y reacciones entre los diferentes sistemas
no existe un caos sino un cierto equilibrio. El fenómeno de la acción equilibrada se presenta en dos
conceptos diferentes:
1. la explicación newtoniana. Isaac newton definió varias leyes sobre los movimientos o
mecánicas. La primera señala que cada objeto o cuerpo persiste en un estado de descanso o
inmóvil. Se dice que la tierra esta compuesta por millones de subsistemas y que en ningún
momento parece estar en estado de quietud. Esto se debe prácticamente a la tercera ley de
Newton donde a cada acción le sigue una reacción igual. Equilibrio estático: es cuando en
sistema permanece sin cambios a través del tiempo, indicando que el promedio de las
condiciones internas no cambia.
2. teoría general de sistemas. Lazslo plantea una definición de sinergia desde el punto de vista de
variabilidad del sistema total en relación a la variabilidad de sus partes, mediante la siguiente
ley:
Vt < Va+Vb+ .....+Vn
Evolución en equilibrio
Cuando un sistema esta en un estado permanente de equilibrio estadístico no es inerte. En el corto
plazo, las acciones y reacciones que se suceden dentro del sistema no permanecen reflejadas en el
carácter general del sistema: pero son fuerzas latentes que trataban de llevarlo a un cambio, aunque este
sea imperceptible.
Neguentropia como elemento organizador
La neguentropia es una energía necesaria que requiere el principio de la organicidad para desarrollarse.
Todos los sistemas abiertos interactúan en su medio. Importan energía, transforman esa energía en un
bien o en un servicio y luego lo exportan al medio. La entropía tiende a desordenar el sistema, sin
embargo, el sistema a través de la neguentropia puede combatir y superar esa tendencia. Un sistema
social que desee sobrevivir debe crear dos tipos de energía a través de sus mecanismos de importación
del medio:
- la energía necesaria para el proceso de transformación o conversión.
- La energía necesaria para mantener y mejorar su organización interna y sus
relaciones con el medio dentro del cual se conduce.
v) Paradigma evolutivo: La idea de evolución
Heraclito declaro que no hay elementos inmutables, fuera de las creaciones de nuestra propia mente;
que en el mundo natural todo influye, mientras que la certeza y la eternidad pertenecen al mundo del
intelecto. Ahora se esta aprendiendo a aceptar un proceso evolutivo en el que todas las cosas están
sujetas al desarrollo temporal. Y si las mismas leyes de la naturaleza resultan cambiar lentamente una
época cósmica a otra, este solo serian el ultimo paso de una transformación histórica que ya ha influido
profundamente en el resto de la ciencia.
Huxley dice; “se ha expresado claramente que todos los aspectos de la realidad están sujetos a
evolución, mas aun, toda la realidad es un proceso de evolución ”.
ING. SANDY ELENA ROMERO CUELLO
TEORIA GENERAL DE SISTEMAS
El estado actual del mundo viviente se justifica por la evolución. El peso y la acción que una época
atribuye al tiempo depende así de la representación de las cosas que se hace en una época, de las
relaciones que descubre, y del espacio en que la sitúa.
Evolución Biológica y Evolución Cultural:
La biología posee un paradigma, llamado paradigma evolutivo.
La pretensión de extender su rango explicativo a los fenómenos sociales se funda en la idea de que todo
comportamiento social complejo es:
1. un producto evolutivo
2. un producto adaptativo
Proviene del convencimiento de que la evolución es el hilo conductor que atraviesa la gran cadena de
lo viviente.
La importancia del paradigma evolutivo no se reduce al nivel genético silo que se postula como
mecanismo primario privilegiado al cual toda manifestación comportamental esta indeleblemente
sujeta.
Es posible concebir a la evolución cultural como la resultante de una estrategia de las ideas para
reproducirse así misma en la mente de los individuos. Esta tesis no fuerza a caer en burdos idealismos
que autonomicen el mundo de las ideas respecto de su condicionamiento materia.
Un relativismo a ultranza no es, empero, mucho mas fructífero en cuanto a entender el proceso de la
evolución sociocultural.
Introducción a la Memetica
La Memetica es el estudio de ideas y conceptos interpretados como organismos “vivos”, con lo cual
son capaces de reproducción y de evolución en una “Ideosfera” (similar a la biosfera) consistente en el
conjunto colectivo de mentes humanas. Los memes se reproducen por desparramarse en nuevos
anfitriones, que los han de seguir desparramando, como ser chistes, frases hechas o ideas políticas.
¿Qué son los memes y como se propagan?
El termino meme hace referencia a patrones de conocimiento o comportamiento que pueden ser
transmitidos de un individuo a otro, este nombre fue elegido por su similitud con las raíces de las
palabras memoria y mimesis, así como por recordar al vocablo ingles “gene”. Si el individuo que
transmite el meme lo continua portando en su mente, la transmisión puede ser interpretada como una
replicación, al igual que la del ADN. El individuo que recibe el meme lo volvería a copiar para
difundirlo, al tiempo que guardaría una copia para el, transformándose a su vez en portador.
Los memes son ideas, modas, religiones, lenguajes, dichos, que al igual que los virus, parecen
multiplicarse y propagarse de una mente a otra, dentro de nuestra vida cultural. De este modo. La
evolución cultural y del propio conocimiento pude ser modelada a través de los mismos principios
darwinianos de variación y selección natural, que rigen la evolución biológica.
Los memes pueden viajar verticalmente a través de generaciones, de modo similar a como lo hace el
material genético, pero también pueden hacer horizontalmente, como si fueran virus que extienden una
epidemia. n ejemplo del primer tipo de propagación podrían ser los juegos que los padres enseñan a sus
hijos, que se mantienen, como parte del legado cultural, de generación en generación. Un ejemplo de
transmisión pueden ser los chistes, que aparecen y se dispersan con gran facilidad por la población, en
ocasiones, salvando importantes barreras geográficas y temporales.
ING. SANDY ELENA ROMERO CUELLO