Los procesos de diseño: la teoría C-K

La Teoría C-K es a la vez una teoría acerca del diseño, y una teoría que nos muestra cómo es el razonamiento en los procesos de diseño. Construida sobre la base de diferentes teorías tradicionales, busca superarlas con un enfoque globalizado.

 EC | Madrid | Marzo 2013

No resulta fácil para los estudiosos de la creatividad o la inteligencia definir claramente lo que es el diseño, teniendo en cuenta la cantidad de dominios y profesiones relacionadas con éste (arquitectura, ingeniería, el mismo diseño…) Para Robert J. Weber,  la invención es la creación de nuevas formas, mientras el diseño sería la adaptación de formas existentes a las limitaciones o  constreñimientos a los que se enfrenta en un momento dado.

Armand Hatchuel y Benoît Weil se propusieron enunciar una teoría general del diseño que ofreciese una definición clara y precisa de su naturaleza, y que fuese independiente de cualquier dominio o tradición profesional. La proposición central de esta teoría C-K (que corresponden a las siglas de las palabras inglesas “concept”, concepto, y “knowledge”, conocimiento) se encuentra en la distinción formal entre conceptos y conocimientos. La teoría está relacionada con otras existentes acerca de la naturaleza del diseño, pero las reinterpreta como casos especiales dentro de un modelo unificado de razonamiento. A diferencia de las teorías tradicionales sobre el diseño, en esta teoría el pensamiento creativo y la innovación no son cuestiones al margen del diseño, sino que forman parte de él. El diseño es un proceso por el que algo que no es conocido puede emerger  intencionadamente de lo que es conocido. El proceso de diseño genera la co-expansión de dos espacios, el de conceptos y el de conocimientos. Y este proceso se impulsa a través de los operadores que permiten la co-expansión de los espacios. Cada espacio permite al otro expandirse.

Se conoce como K al “espacio de conocimiento”, al espacio de proposiciones que tienen un status lógico para un diseñador. Se conoce como C o “espacio de concepto” a una proposición o conjunto de proposiciones que no tienen status lógico en K. Esto significa que cuando se formula un concepto es imposible probar que es una proposición de K. En el diseño, un concepto generalmente expresa un grupo de propiedades que califican una o varias entidades. Si no existieran los conceptos, el diseño se ceñiría a los conocimientos pasados.

Asumiendo que existen un espacio de conceptos C y un espacio de conocimientos K, Hatchuel y Weil definen el diseño como el proceso en el que los conceptos generan otros conceptos o se transforman en conocimientos, es decir, en proposiciones de K. No existe el diseño sin conceptos, que son candidatos a convertirse en proposiciones de K, pero que no son en sí proposiciones de K. No existe un concepto per se, sino en relación con K. Ellos lo denominan la relatividad-K de un proceso de diseño. De esta manera, la creatividad queda incluida en la definición de diseño: un concepto no sería ni verdadero ni falso; el proceso de diseño busca transformar este concepto y necesariamente transformará K.

El diseño tiene una dinámica dual, basada en las disyunciones y conjunciones. Llamamos “disyunción” a la operación que transforma las operaciones de K en conceptos; y llamamos “conjunción” a la operación contraria. El proceso de diseño comienza con una disyunción, y termina con una conjunción. Para llegar a ello, se utilizan una serie de operadores. Los operadores que se utilizan en este proceso son dos externos (de K a C, y de C a K), y dos internos (de C a C y de K a K). Los cuatro forman el “cuadrado del diseño”.

El proceso de diseño puede ser representado como un cuadrado, donde el concepto inicial se divide utilizando proposiciones de K (K→C); estas particiones añaden nuevas propiedades a los conceptos y crean nuevos conceptos (C→C). Y gracias a una conjunción C→K esta expansión de C puede retornar para provocar la expansión en el espacio de K (K→K )

La idea de “expansión” es fundamental en los procesos de diseño. El diseño sería por tanto el proceso en el que se generan disyunciones de K a C, luego se expanden por partición o conclusión hasta transformarse en C, y de ahí pasan a ser conjunciones de C a K.

El “espacio de conceptos” tiene su base en una estructura de árbol. Pero no se descomponen los conceptos en sub-conceptos, sino que se expansionan aquéllos. A estos efectos, es importante distinguir las particiones expansivas de las restrictivas. Si la propiedad que añadimos a un concepto es una propiedad conocida en K, la denominamos “partición restrictiva”; si la propiedad que añadimos no es conocida en K como una propiedad de las entidades concernidas, tenemos una “partición expansiva”. En pocas palabras, la partición significa detallar la descripción con atributos conocidos, la expansión significa añadir una nueva topología al atributo. La creatividad y la innovación se deben a la partición expansiva de los conceptos. Los conceptos pueden expandirse libremente siempre que tengamos al alcance propiedades expansivas. Y esas propiedades vienen de K. Todo esto prueba cómo lo desconocido proviene de lo conocido, siempre que aceptemos que los conceptos son realmente vehículos.

Esta teoría nos ayuda a comprobar cómo el conocimiento no tiene valor de diseño sin los conceptos que ayuda a expandir. Los diseñadores deben ponerse de acuerdo para suspender el status lógico de algunas proposiciones comunes durante un tiempo y aceptar algunas particiones expansivas antes de obtener un diseño aceptable. Alcanzamos una solución de diseño cuando hemos alcanzado un concepto que está caracterizado por un número suficiente de proposiciones de las que pueden establecerse como verdaderas o falsas en K.

Fuentes
– A new approach of innovative design: an introduction to c-k theory. Armand Hatchuel, Benoît Weil. International conference on engineering design. Iced 03 Stockholm, August 19-21, 2003.
C-K theory : Notions and applications of a unified design theory. Armand Hatchuel, Benoît Weil. Proceedings of the Herbert Simon International Conference on « Design Sciences », Lyon, 15-16 March 2002.
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Invitado del mes: David Perkins

Nos interesa la obra de Perkins porque se ocupa de la creatividad y, a la vez, de la mejora de la educación, implicándose de manera práctica en varios proyectos y reformas educativas. Con formación matemática en el MIT, dio el salto a la psicología, terreno que domina a la perfección. Es un ejemplo estupendo de unión entre conocimiento científico y humano. Vamos a explorar dos de estos intereses: la creatividad y la educación.

 EC | Madrid | Marzo 2013

EDUCACIÓN

Desde 1972 a 2000, Perkins fue uno de los directores del Proyecto Zero dela Universidad de Hardvard, junto con Howard Gardner. Fundado por Nelson Goodman en 1967, este programa se dedica a entender y mejorar la educación, la enseñanza, el pensamiento y la creatividad en disciplinas humanísticas y científicas, a nivel individual e institucional. Se centra en la investigación de los procesos de aprendizaje en niños, adultos y organizaciones diversas, así como en la naturaleza de la inteligencia, el pensamiento, la creatividad y otros aspectos esenciales del aprendizaje humano.

Sus objetivos son:

  • crear comunidades de educadores pensantes e independientes
  • mejorar la interrelación entre las distintas disciplinas
  • promover el pensamiento crítico y creativo.

Perkins es un autor muy preocupado por la mejora educativa. Aparte de liderar el Proyecto Zero, tomó parte activa en la reforma del sistema educativo de todo un país: Venezuela. En 1979, el presidente venezolano Luis Alberto Machado decidió crear, a raíz de una visita a Harvard, un Ministerio de la Inteligencia.Numerosospensadores internacionales se implicaron en el desarrollo de esta aventura, entre ellos Perkins, que escribió la obra clave del proceso: Enseñar a pensar. Aspectos de la aptitud intelectual, junto con Raymond S. Nickerson y Edgard E. Smith.

Perkins considera que la escuela inteligente ha de poseer 3 características:
1. estar informada
2. ser dinámica
3. ser reflexiva

Ya en la década de los 90, concibió un programa de innovación para el sistema escolar norteamericano basado en la  mejora de las capacidades intelectuales de los niños y en el aprendizaje. Plasmó estas ideas en La escuela inteligente. Del adiestramiento de la memoria a la educación de la mente.

Antes de nada, hay que plantearse una pregunta fundamental: ¿qué esperamos de la educación? Si no sabemos lo que queremos no podemos conseguirlo. Hay que trazar metas y objetivos que doten de sentido a las reformas. Estas pasarían por fomentar el aprendizaje reflexivo, el trabajo en grupo y por proyectos y enfatizar la necesidad de la implicación de la familia y la apertura a la comunidad.

CREATIVIDAD

El estudio de la creatividad ha sido el hilo conductor de la obra de Perkins. Lo ha abordado desde varios puntos de vista: a nivel teórico, muy introspectivo, tratando de describir los procesos psicológicos que intervienen en la creación; conduciendo estudios con artistas (sobre todo poetas) e inventores, y con un enfoque más práctico, proponiendo ejercicios y herramientas para fomentar la creatividad a nivel individual. Por eso su obra es muy completa, aunque en ocasiones peque de psicologismo.

Las obras de la mente es un libro ilustrado por él mismo, que, más que de la creatividad trata sobre la creación. Crear es un proceso. Perkins se pregunta cómo la persona creadora piensa, no cómo es. La creación en las artes y en las ciencias es una extensión natural de las capacidades mentales cotidianas: percepción, entendimiento, memoria… organizadas de un modo especial. Esto significa que las personas creativas no poseen unas capacidades intelectuales diferentes, sino que con los mismos recursos llegan a soluciones innovadoras.  A menudo, la invención no ocurre porque una persona trate de ser original, sino porque trata de hacer algo difícil.

En demasiadas ocasiones se ha reducido el estudio del acto de creación a una serie de visiones y momentos inspirados que producen de repente el resultado final. Sin embargo, la invención consta de muchos momentos y pasos (tanto adelante como hacia atrás), cambios de pensamiento y enfoque, etc. Hay que comprender cómo todos esos momentos se entrelazan produciendo un progreso organizado.

En Las obras de la mente se describen muchos de estos procesos y actos mentales que contribuyen a la creación: la incubación, la motivación, las actividades de búsqueda, la capacidad del pensamiento humano de ir siempre más allá y rellenar huecos de información, la fluidez, la importancia de la experiencia, los saltos mentales…
Perkins es un gran recolector de “vidas de investigación” (Darwin, Marie Curie, Edison…) y de acertijos, experimentos mentales, problemas, cuentos, chistes, rompecabezas… que ilustran las teorías que expone, equilibrando la carga teórica con momentos divertidos e interesantes.

“Los productos de la creación, sean pinturas, planos de aviones o chascarrillos, son inventados, revisados, y reinventados hasta que, lenta y a veces penosamente, toman su forma final”. (Las obras de la mente, pg. 117)

En 1989, Perkins organizó un congreso multidisciplinar para explorar la naturaleza de la invención al que asistieron psicólogos, historiadores e inventores. Su propósito era investigar la creación en un contexto eminentemente pragmático como son los inventos, desde la aspiradora al microscopio electrónico. Se ha prestado más atención a la creatividad  en relación a las artes, las ciencias y matemáticas -procesos abstractos- pero la creatividad también está presente en los objetos que utilizamos día a día.
Los inventores asistentes pudieron explicar sus métodos de trabajo y sus procedimientos a la hora de inventar. Las referencias a grandes genios como Leonardo, los hermanos Wright o Grahan Bell no faltan.

Fruto del congreso, se publicó el libro Inventive Minds, que da cuenta de la invención en varios niveles:

  • descriptivamente: ¿cómo sucede la invención?
  • comparativamente, ¿cómo contrasta la invención con otros trabajos como la investigación científica, la composición musical o la pintura?
  • ¿cómo debería suceder la invención? ¿cuál sería la mejor manera? Es decir, ¿qué tipo de ajustes, condiciones, estrategias, etc., actúan para espolear la invención?

Por último, Perkins nos trae un libro de enigmas y estrategias de pensamiento. La bañera de Arquímedes recopila rompecabezas, adivinanzas, misterios, ejercicios y anécdotas de famosos inventores, científicos y artistas. Es un libro muy entretenido y de carácter práctico, porque en las soluciones a los acertijos, el autor va construyendo técnicas de investigación y resolución. Así aprendemos la importancia del hallazgo en un problema, esto es, saber reconocer la solución cuando se ve, aunque no sea la respuesta que se buscaba; del pensamiento divergente, los distintos enfoques de un problema, diferentes posibilidades y soluciones, el efecto Zeigarnik y los famosos “saltos de pensamiento”. ¿Cuál es la estructura de los saltos de pensamiento? Según Perkins es quíntuple y comprende:

  • larga búsqueda
  • escaso avance aparente
  • acontecimiento desencadenante
  • chasquido cognitivo
  • transformación

Perkins nos brinda una teoría singular acerca de las causas y factores que intervienen en los momentos de creación y explora todos aquellos conceptos e ideas que pueden explicar el progreso. Lo que más nos gusta de este autor es que, él mismo, es un vivo retrato de la multidisciplinariedad: aprovecha su amplia formación en inteligencia artificial y matemáticas, la combina con sus conocimientos de psicología cognitiva y se implica en la mejora de la educación.

 

Fuentes
– Las obras de la mente, D. N. Perkins. FCE, México, 1988.
– Inventive Minds, Creatvity in Technology. Robert J. Weber y David N. Perkins. Oxford University Press, 1992.
– La escuela inteligente. Del adiestramiento de la memoria a la educación de la mente. David Perkins. Gedisa, Barcelona 1995.
– Enseñar a pensar. Aspectos de la aptitud intelectual. David N. Perkins, Raymond S. Nickerson y Edgard E. Smith. Paidós, Barcelona, 1990.
– La bañera de Arquímedes y otras historias del descubrimiento científico. David Perkins. Paidós, Barcelona 2003.

 

Este mes entrevistamos tres libros

Vamos a conversar con Subrata Dasgupta, a través de tres de sus libros: «Design Theory and Computer Science» (Teoría del diseño e informática), «Creativity in Invention and Design» (La creatividad en la invención y el diseño) y «Technology and Creativity» (Tecnología y creatividad)

EC | Madrid | Marzo 2013

Dasgupta, especialista en ciencias de la computación, se ha dedicado durante los últimos treinta años, al estudio de la creatividad, especialmente en el campo de la tecnología. Su primera metodología fue muy parecida a la que hemos utilizado en EC: el estudio de casos históricos, para intentar modelizarlos computacionalmente. Su interés  se centra en la mente individual, porque la clase más rica de creatividad es altamente individualista. “He intentado refutar –escribe- una influyente teoría del proceso creativo que considera que es de naturaleza darwiniana. He defendido que, por el contrario, se trata de una evolución con un propósito (purposeful evolution) (S. Dasgupta: “Is creativity a Darwinian Process”, Creativity Research Journal, 6, 4 (2004) 402-413)

También ha defendido que la creatividad no es un aspecto objetivamente cognitivo del creador, sino que propone la doctrina del “encuentro creativo” entre el autor y el consumidor  de un objeto. Un encuentro creativo se produce cuando la identidad cognitiva de un consumidor es alterada por el objeto producido. Este creativo encuentro es el que nos dice que el autor ha producido algo creativo. Aplicó este modelo estudiando el grupo de creadores del siglo XIX que provocaron el Renacimiento bengalí. En la actualidad está investigando en el campo de la creatividad literaria.

EC.- ¿Cómo describiría su proyecto de investigación?

DASGUPTA.- Quiero hacer una ciencia de la creatividad tecnológica. La tecnología es una  actividad intelectual muy interesante.  Herbert Simon en The Science of Artificial, dice que la creación de artefactos deriva de un modo peculiar de pensar que está más allá de la ciencia. Tiene metas, mientras que la ciencia no las tiene. Esta ciencia de lo artificial está dirigida a la vez  por la psicología y por la ciencia.  Simon creía que, aunque había muchas ciencias de muchos artefactos distintos, en todas ellas había un elemento común: el diseño. Y por eso creía que había una “ciencia del diseño”. En este sentido amplio, “diseñar” es “inventar”. Todo diseño es un acto de creación. Y a pesar de su aspecto impredecible y de su ubicua relación con el mundo de los valores pertenecientes a la ética, la estética, la ideología, el proceso por el que los artefactos son inventos y diseñados –lo que podemos considerar el epicentro de la tecnología- muestra aspectos universales e intemporales.

 EC.- ¿Cuáles son esos procesos universales?

DASGUPTA.- La invención procede de la necesidad, la insatisfacción o la  curiosidad. Son tres estados intencionales que se dirigen a unas metas. Fijar las metas es el primer estadio en toda creación tecnológica. El diseño es una actividad basada en el conocimiento, y por eso tiene una importancia decisiva el modo como el conocimiento está representado y el acceso a él. Los psicólogos cognitivos han estudiado que el conocimiento de un agente está organizado en una red en la que están representadas entidades como reglas, hechos, conceptos; y están representados en nodos unidos por links. Activar un nodo supone activar nodos asociados, que a su vez activan otros nodos. Los links pueden tener mayor o menor fortaleza. El conocimiento es una entidad dinámica, cambiante. La fortaleza de un link puede variar en el tiempo. El acceso al conocimiento se hace mediante una “spreading activation”, una activación expandida.

 EC.- ¿Hay alguna diferencia entre invención y diseño?

DASGUPTA-  La invención descubre un principio general de organización que define un sistema. El diseño, en cambio, aplica esos principios a un caso concreto. Newton y Leibniz fueron los inventores del cálculo infinitesimal. Darwin y Wallace de la teoría de la evolución. No fueron diseñadores. Von Newman inventó la arquitectura de los ordenadores, y Wilkes el principio de la unidad de control. Luego diseñaron el ENIAC.

 EC.- ¿Cómo se diseña?

DASGUPTA-Un proceso de diseño que alcanza su meta lo hace a través de uno o más ciclos de creación de hipótesis, prueba y, si es necesario, modificación. Chandrasekaran, en su obra sobre construcción de programas de computador que diseñan automáticamente, lo resume en PROPOSE—CRITIQUE—MODIFY (propósito-crítica-modificación) Esto supone que diseñar es un proceso evolutivo.

EC.- ¿La creatividad técnica es semejante a otras creatividades; la literaria por ejemplo?

DASGUPTA.- Creo que sí. Todas ellas se dirigen por “principios operativos” difíciles de definir. En el paradigma de la inteligencia artificial, un  problema se resuelve creando una representación simbólica del problema en lo que se llama “espacio del problema”. Esta representación indica el estado inicial  y el estado final que designa la solución a un problema.  El espacio debe poder representar todos los pasos para ir de uno al otro. La transición de un estado a otro se efectúa aplicando una secuencia finita de “operadores” seleccionados a partir de un repertorio de operadores contenidos en una “base de conocimientos”. La aplicación de esos operadores produce una búsqueda de la solución en el espacio del problema. Como el espacio de búsqueda puede ser inmensamente amplio, la búsqueda no debe ser aleatoria. Por eso el que resuelve los problemas tiene que utilizar reglas heurísticas de búsqueda, para converger a la solución. Estas heurísticas oscilan entre las muy generales a las específicas del dominio. Cuando el dominio es poco conocido, hay que recurrir a las heurísticas independientes del dominio. En este caso se habla de “weak methods” (métodos débiles).

En los procedimientos computacionales, la representación del conocimiento es muy importante. Uno de los procedimientos es el de la “producción de sistemas basados en reglas  IF—THEN” (si A, entonces B). Necesitan una “memoria de trabajo” (contexto) y un “intérprete” (un “inference engine”, un mecanismo o motor de inferencia)

El “espacio del problema”, dentro del paradigma de diseño basado en la inteligencia artificial, es la “memoria de trabajo”, la base de conocimientos constituida por “reglas de producción if-then”. Hay un “intérprete” que debe poseer reglas para la selección de reglas.

Fuentes
– Dasgupta, Subrata. DesignTheory and Computer Science. Cambridge University Press, 1991
– Dasgupta, Subrata. Creativity in Invention and Design. Cambridge University Press, 1994
– Dasgupta, Subrata. Technology and Creativity. Oxford University Press, 1996
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IDEO

IDEO es una de las consultoras de diseño e innovación más importantes del mundo, con oficinas en Múnich, Shangai, San Francisco, Nueva York  o Chicago. Desde sus inicios en la sede de Palo Alto han ocupado de forma regular los primeros puestos de las empresas más innovadoras que selecciona la revista Business Week.  Su trabajo consiste en asesorar a otras empresas, de lo más diverso, y en ayudar al desarrollo de productos tan dispares como juguetes, mobiliario, equipamiento de oficina, informática, aplicaciones médicas… Pero la clave de su éxito no reside en las industrias que asesora, sino en su proceso de innovación. ¿Cuál es la marca distintiva de este proceso? La diversidad.

Para preparar cada proyecto, se forma un grupo de especialistas de diferentes disciplinas: ingeniería industrial, ergonomía, psicología de la conducta, marketing, estudios de mercado… Todos juntos analizan la tarea desde distintos ángulos y proponen soluciones y prototipos. Después, se ponen en común, se critican (mediante la crítica constructiva, se entiende. Una mala crítica fuera de tono, acaba con cualquier iniciativa) y someten a prueba hasta que dan con la versión definitiva.

La colaboración y la diversidad de los equipos son grandes recursos para las empresas, aunque muchas aún no se hayan dado cuenta de ello. De hecho, a la creatividad le encanta la colaboración. El lema de IDEO, no deja lugar a dudas:

“Ninguno de nosotros es más inteligente que todos nosotros”.

Fuentes
IDEO