Decisiones en los sistemas de saneamiento: Un poco de ayuda. Parte 2

2. Decisiones

En el capítulo anterior se ha constatado la necesidad de disponer de herramientas que ayuden a la toma de decisiones en el tema del saneamiento del agua. Para desarrollar estas herramientas, y que puedan ser útiles posteriormente en su aplicación al mundo real, parece necesario empezar primero a definir qué entendemos por decisiones y analizar cómo estas decisiones son tomadas tanto a nivel individual como colectivo. En el caso de las decisiones a nivel individual, se reflexiona sobre el procedimiento que seguimos los humanos, tanto desde un punto de vista conceptual, como incorporando esquemas para la definición de sistemas inteligentes computacionales. El segundo aspecto que se ha querido contemplar ha sido cómo se produce la toma de decisiones en sistemas autoorganizados que corresponden a los llamados sistemas emergentes. Con esta información previa, se pasa a analizar los tipos de decisiones que se toman alrededor de los sistemas de saneamiento o que influyen en ellos. Se propone una clasificación en tres niveles que implican decisiones de diferente impacto. Finalmente, se analizan las interrelaciones entre los niveles establecidos, para proponer, en los capítulos posteriores, herramientas que han sido capaces de ayudar a la decisión en los diferentes niveles.

2.1 ¿Qué es una decisión?

El impulso de buscar causas es innato en el alma del hombre
L. Tolstoi

Una decisión (del latín “decidere”, cortar) es el producto final de un proceso cognitivo que implica la elección de sólo una acción u opción de entre un conjunto de posibilidades o alternativas que son excluyentes entre sí y no necesariamente conocidas a priori. Esta elección puede ser o no consciente. Las decisiones pueden ser individuales o colectivas y, además,
pueden ser tomadas por una máquina inteligente o un conjunto de ellas
y, también, por colectivos donde interactúan individuos y máquinas.

El hecho es que tomamos muchas decisiones a lo largo de un día sin apenas pararnos a pensar en ello: ¿vino tinto o vino blanco? ¿a la izquierda o a la derecha? Otras requieren un esfuerzo que requiere de nuestra mayor concentración para no errar en la elección ¿chocolate o rosas? ¿Barça vs Real Madrid o ir al teatro? La cantidad de tiempo que alguien requiere
para tomar una decisión afecta al tipo y calidad de la información que utiliza para tomar esa decisión. Es decir, los individuos que tratan de tomar decisiones rápidamente utilizan aspectos fácilmente disponibles en el entorno para tomarlas o basados en su experiencia previa. Lo interesante, en este punto, es que algunas decisiones se pueden tomar de forma acertada si se hace rápidamente. Por ejemplo, a menudo somos capaces de
hacer buenos juicios acerca de una persona después de una breve exposición. Si nos gusta al principio, entonces probablemente continuará gustándonos. Pasar mucho tiempo pensando en si nos gustaría no es probable que mejore nuestro juicio o lo haga más preciso.

Por otro lado, si alguien está evaluando una situación donde las características importantes pueden quedar ocultas entre miles o millones de datos, entonces hacer un juicio rápido no es tan buena idea. Esto requiere una búsqueda y procesado de la información cuyo resultado
sea una pieza de información de mayor calidad que permita hacer una elección más mesurada. La pregunta subyacente es ¿cómo desarrollamos esa capacidad que nos permite decidir si pensar o no pensar ante la situación de tomar una decisión? En esta situación aparecen también otros componentes que informan a los mecanismos de decisión en forma de criterios, como son la certeza, el riesgo y la incertidumbre.

• La certeza indica que se sabe con seguridad
• cuál es el efecto de una acción.
• Esto implica un conocimiento
• ideal de una situación y su evolución.

Los dos siguientes aspectos implican que el tomador de decisiones tiene un conocimiento incompleto de la situación. Se utilizan en entornos competitivos y no competitivos. La teoría de toma de decisiones se ha centrado en el desarrollo de métodos y criterios para abordar la toma de decisiones en estos entornos.

• El riesgo indica que no se sabe qué
• ocurrirá tomando ciertas decisiones,
• pero sí se sabe que ocurrirá y cuál es
• la probabilidad de ello.

• La incertidumbre indica que no se sabe qué ocurrirá tomando ciertas
• decisiones, pero sí se sabe que ocurrirá entre varias posibilidades.

A modo de resumen, podemos decir que una decisión, que es un objeto mental, puede ser tomada para ser ejecutada como una tarea y así modificar el entorno en el que se ejecuta dicha tarea. Conforme aumenta la complejidad del proceso que se quiere controlar, aumenta también la complejidad de las decisiones y la forma en que éstas se toman. Así, el proceso de toma de decisiones es un proceso de razonamiento o emocional
que puede ser racional o irracional, que puede estar basado en suposiciones explícitas o tácitas y que permite a los individuos y/o colectivos alcanzar las metas que les permiten interactuar con el entorno o con otros individuos y colectivos de forma exitosa y, por extensión, sobrevivir.

En nuestro caso, lo que interesa estudiar son los procesos racionales que llevan a un individuo, a una máquina o a ambos trabajando juntos, a tomar una decisión de la que diremos que es racional. Para poder actuar de forma racional a la hora de tomar una decisión es necesaria la clara comprensión de los cursos alternativos mediante los cuales se puede alcanzar una meta u objetivo de acuerdo a las circunstancias y limitaciones existentes. Se necesita también la información y la capacidad para analizar y evaluar las alternativas plausibles de acuerdo con la meta deseada o establecida. Por último, se necesita tener el deseo de llegar a la mejor solución mediante la selección de la(s) alternativa(s) que satisfaga(n) de un modo más efectivo el logro de la meta. Dicha eficiencia a la hora de tomar decisiones medioambientales debe de ser respetuosa con el entorno natural, cumplir con la legislación vigente y óptima desde el punto de vista económico y social.

La complejidad inherente a los problemas ambientales, en términos de información, no sólo la actual sino también la histórica acumulada, los posibles impactos en el entorno y en términos económicos, hacen necesaria la aparición de sistemas automáticos de toma de decisiones. Aun usando estos sistemas, en la mayor parte de los casos no se pueden analizar todas las alternativas incluso con las técnicas analíticas y las computadoras más modernas disponibles, así que el objetivo es converger hacia a las soluciones más aceptables posibles.

¿Quién toma las decisiones?

La toma de decisiones en una organización alcanza a cuatro funciones vitales, que son: planificación, organización, dirección y control. Para nuestro estudio, es de particular relevancia, asímismo, la función de selección de misiones y objetivos, así como de las acciones para cumplirlas. Esta función permite fijar los objetivos a corto y largo plazo de los sistemas de saneamiento, así como las estrategias para alcanzarlos. Además, asumiremos que las decisiones que se pueden tomar están limitadas por a) la información y conocimiento disponible, b) la capacidad de cálculo disponibles, c) el tiempo en que debe ser tomada la decisión para que sea útil, es decir, el tiempo disponible para construir un conjunto de alternativas válidas de entre las cuales escoger la solución, y el tiempo
necesario para decidir. Este proceso se denomina racionalidad limitada y fue introducido por H. Simon; permite escoger un curso de acción que sea satisfactorio o lo bastante bueno, dadas las circunstancias, es decir, dentro de los límites de la racionalidad y de acuerdo con el tamaño y la naturaleza de los riesgos implícitos.

En los entornos ambientales hay dos posibles opciones sobre quién toma las decisiones, que a su vez dan lugar a dos aproximaciones para poder proporcionar herramientas los sistemas de ayuda a la decisión, y que serán las consideradas en los dos próximos temas. La primera es aceptar la existencia de un agente central que toma las decisiones en el ámbito del agua. La Administración, representada en muchos casos por una Agencia del Agua, que puede abarcar todo el territorio o una unidad de gestión determinada, normalmente una cuenca. En este caso hay un único ente que toma las decisiones o decisión maker que en su proceso de decisión tiene en cuenta a los diferentes actores que intervienen en el proceso. Actores que se encuentran incorporados de alguna manera en los órganos consultivos o de gestión de la Administración.

En el segundo caso, la aproximación por la que se puede optar es que haya diferentes agentes interaccionando, cada uno con sus propios intereses, y con la voluntad (y de alguna manera la capacidad) de modificar el comportamiento global de todo el sistema. En la situación extrema, el sistema podría ser considerado como una amplia red de componentes, sin un elemento central de control y con unas reglas simples de operación que
proporcionan un comportamiento colectivo complejo.

DPSIR. Un marco genérico propuesto por la Agencia Europea del Medio Ambiente para ayudar a estructurar el proceso de decisiones

La propuesta de este marco se basa en poner en relación la tarea de la toma decisiones con diferentes elementos que la condicionan. Así, es necesario evaluar las fuerzas (Drivers) que actúan, sus presiones (Pressures) ambientales, las consecuencias sobre las variables de estado (States) y su impacto final (Impacts). De este último análisis sobre los impactos deben
determinarse las respuestas (Responses) apropiadas para dirigir el efecto final en la dirección deseada (la reducción del daño ambiental).

DRIVERS (D) o fuerzas impulsoras: Son las fuerzas motrices como necesidad. En el caso de los sistemas de saneamiento, la necesidad de alcanzar un bueno estado ecológico del medio de la forma más sostenible, con el mínimo impacto (o máximo beneficio) social, económico y ecológico.

PRESSURES (P) o presiones: Son las presiones sobre el medio ambiente que ejercen las actividades humanas como resultado de los procesos de producción o de consumo. Se pueden dividir en tres tipos principales: (i) el
uso excesivo de los recursos ambientales, (ii) cambios en el uso de la tierra, y (iii) las emisiones (de productos químicos, residuos, radiaciones, ruido) en el aire, el agua y el suelo.

STATES (S) o estados: Como resultado de las presiones, el estado del medio ambiente se ve afectado, en los diferentes vectores ambientales (aire, agua, suelo, etc.), y relación con sus funciones en el ecosistema.

IMPACTS (I) o impactos: Los cambios en el estado físico, químico o biológico del medio ambiente determinan la calidad de los ecosistemas y el bienestar de los seres humanos. En otras palabras, los cambios pueden tener impactos ambientales o económicos sobre el funcionamiento de los
ecosistemas, sus sistemas de soporte vital, y en última instancia sobre la salud humana, social y económica de una sociedad.

RESPONSES (R) o respuestas: Una respuesta por los responsables de la sociedad o la política es el resultado de un impacto no deseado y puede afectar a cualquier parte de la cadena entre las fuerzas impulsoras y los impactos. Las respuestas demuestran los esfuerzos de la sociedad (por ejemplo, los políticos, tomadores de decisiones, etc) para resolver los problemas identificados por los impactos evaluados; por ejemplo, medidas en política y planificación de acciones.

Las relaciones entre las diferentes partes del modelo se describen en el diagrama.

2.2 ¿Cómo las tomamos los humanos?

En los sistemas de saneamiento, el proceso de toma de decisiones puede ser jerárquico, siendo al final una persona o una entidad la que toma la decisión. Para intentar describirlo necesitaremos considerar los mecanismos que se utilizan en este caso. Hay que tener en cuenta que
los mecanismos de toma de decisiones han recibido una gran atención desde siempre y desde distintas perspectivas. La toma de una decisión tiene que ver con la combinación de la experiencia del tomador de decisiones y la información disponible sobre las probabilidades de éxito de una alternativa, sumado a los deseos e intereses de quién toma la decisión. Nosotros asumiremos que el proceso de toma de decisiones es un proceso
cognitivo y racional continuo que permite interactuar con el entorno para
ser exitosos y sobrevivir.

El proceso que conduce a la toma de decisión tiene en general cuatro fases:

1. Elaboración de premisas
2. Identificación de alternativas
3. Evaluación de las alternativas, en términos de metas que se desea alcanzar
4. Selección de una alternativa, es decir, tomar una decisión

Las decisiones pueden estar influenciadas por elementos externos al entorno donde se sitúa la acción del agente y que pueden ser irracionales, como la superstición u otras creencias, o modelos no científicos que sesgan los mecanismos de toma de decisiones. Así que en el día a día es difícil saber cómo se han tomado ciertas decisiones y si el mecanismo utilizado ha seguido o no unos cauces racionales. Las experiencias positivas o negativas son un elemento importante en la toma de decisiones; esto implica que existe una manera eficiente para recordar el resultado de una decisión tomada y para comparar situaciones: se toman decisiones semejantes ante situaciones con problemas semejantes. Además, en muchas circunstancias lo importante para los individuos o los colectivos es el resultado y no el proceso.

La información de base se puede clasificar en una de las cuatro categorías que se muestran a continuación, y los resultados de las consecuencias de la decisión se pueden también clasificar en tipos de consecuencias.

Desde un punto de vista normativo, el análisis de la toma de decisiones está relacionado con la lógica y la racionalidad del proceso y con la elección de alternativas invariantes en situaciones similares. Así, desde este punto de vista el objetivo del tomador de decisiones es hallar la mejor decisión posible asumiendo que se tiene información completa, precisión de cálculo y racionalidad. Bajo esta óptica se pueden analizar los mecanismos usados por los expertos humanos a la hora de tomar decisiones para resolver problemas en un dominio específico. La resolución de problemas es otro proceso cognitivo que hace uso de la toma de decisiones y que termina cuando se ha encontrado una solución satisfactoria para una situación
problemática o cuando se abandona.

Resulta relevante diferenciar entre apoyo a la toma de decisiones y la resolución de problemas, ya que la segunda se refiere más a una etapa de gestión, es decir, una vez tomada una decisión.

Tipos de problemas

Tenemos un problema de decisión cuando queremos pasar de un estado actual (E0) a uno deseado (EF) y donde podrían encontrarse tres situaciones:
– cuando hay alternativas visibles, factibles y disponibles;
– cuando la elección puede tener un efecto significativo difícil de delimitar sobre la situación actual, o al menos en parte de ésta.
– cuando en ocasiones es incierto vislumbrar una alternativa viable para quien toma la decisión. A su vez, podemos resumir los tipos de problema en:

• bien estructurados,
• mal estructurados y
• no estructurados

Tipos de decisiones

Las soluciones alternativas disponibles entre las que hay que decidirse van de las conocidas y claramente definidas a las experimentales y ambiguas. En procesos críticos como la depuración de aguas residuales, ¿cómo se adopta una solución experimental para un problema si se han de evitar posibles daños en el entorno? ¿Se puede permitir la creatividad a la hora de tomar decisiones?

2.3 Decisiones colectivas: ¿sistemas emergentes?

…la conciencia humana es una propiedad emergente de nuestro cerebro

La teoría de sistemas nos dice que cuando diferentes elementos interaccionan entre sí en un sistema (como ocurre en los sistemas de saneamiento) la respuesta del sistema en su conjunto es diferente de la suma de las respuestas individuales. Aparecen unas nuevas propiedades, las denominadas propiedades emergentes.

Estas propiedades emergentes no pueden detectarse y analizarse a menos que el sistema se mire en su totalidad, como por ejemplo cuando hablamos de una colonia de hormigas, abejas o termitas o, incluso, del cerebro humano. En este sentido, la conciencia humana es una propiedad emergente de nuestro cerebro. Al igual que las hormigas que componen una colonia, ninguna neurona por sí misma contiene información compleja como la conciencia de uno mismo, la esperanza o el orgullo. No obstante, la suma de muchas de las neuronas en el sistema nervioso genera las emociones humanas como el miedo o la alegría, ninguna de las cuales se puede atribuir a una sola neurona. Se piensa que la conciencia surge de la oscilación y sincronización de las neuronas en el cortex. Aunque todavía no se entiende lo suficiente el cerebro humano como para identificar el mecanismo por el cual se genera la emergencia de las funciones, los neurobiólogos están de acuerdo en que las interconexiones complejas entre las partes dan lugar a las cualidades que pertenecen sólo a la totalidad.

A estas propiedades emergentes se les llama a veces inteligencia colectiva, en cuanto suelen coincidir con unas capacidades mayores que la suma estricta de las capacidades de los individuos considerados individualmente. En el caso de la toma de decisiones en los sistemas de saneamiento, una reflexión interesante que se podría plantear es si el conjunto de agentes que intervienen en la misma podría mejorar su comportamiento si interaccionaran directamente entre ellos, si se tomaran las decisiones a partir de su interacción directa, sin necesidad de una organización jerárquica. Conceptualmente, el tema es interesante, ya que indicaría
la bondad de dotarse de organizaciones distintas a las actuales, mucho menos jerarquizadas.

Sin embargo, parece claro que actualmente un sistema con este tipo de funcionamiento no sería operativo para gestionar sistemas de saneamiento, lo que no quita que, en algunos casos, podría ser interesante contemplar la existencia de procesos de decisión construyendo metodologías basadas en sistemas emergentes. Es por ello que la mayoría de sistemas de ayuda a la decisión que se plantean en el texto corresponden a sistemas que son capaces de gestionar el conocimiento existente entre los diferentes agentes que intervienen en un sistema de saneamiento, pero presuponiendo la existencia de una persona o entidad (decision maker) que finalmente tomará la decisión, ya que es la situación más habitual en la gestión de los sistemas de saneamiento. Simultáneamente, parece interesante seguir trabajando en el desarrollo de sistemas de ayuda a la decisión que puedan reconstruir el comportamiento de los sistemas emergentes, a partir de la identificación de sus objetivos individuales y posteriormente a partir del estudio de sus interrelaciones.

Autores:
Manel Poch
Ulises Cortés
Joaquim Comas
Ignasi Rodriguez-Roda
Miquel Sànchez-Marrè

Decisiones en los sistemas de saneamiento : un poco de ayuda / Manel Poch … [et al.]. – Girona : Laboratory of Chemical and Environment Engineering (LEQUIA-UdG), Knowledge Engineering and Machine Learning Group (KEMLG), Novedar :
Universitat de Girona. Servei de Publicacions, 2012.
— p. ; cm
ISBN 978-84-8458-382-0
I. Poch Espallargas, Manuel II. Universitat de Girona.
Laboratori d’Enginyeria Química i Ambiental 1. Sanejament
Aigua — Depuració
CIP 628.16 DEC