Diseño de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba

Top-down y bottom-up son estrategias de procesamiento de información y ordenación del conocimiento, que se utilizan en una variedad de campos que incluyen software, teorías humanísticas y científicas (ver sistémica), y gestión y organización. En la práctica, pueden verse como un estilo de pensamiento, enseñanza o liderazgo.

Un enfoque de arriba hacia abajo (también conocido como diseño paso a paso y refinamiento paso a paso y en algunos casos se utiliza como sinónimo de descomposición) es esencialmente el desglose de un sistema para obtener información sobre sus subsistemas de composición en una forma de ingeniería inversa. En un enfoque de arriba hacia abajo, se formula una descripción general del sistema, especificando, pero sin detallar, los subsistemas de primer nivel. Luego, cada subsistema se refina con mayor detalle, a veces en muchos niveles de subsistemas adicionales, hasta que la especificación completa se reduce a los elementos básicos. Un modelo de arriba hacia abajo a menudo se especifica con la ayuda de "cajas negras", lo que facilita su manipulación. Sin embargo, es posible que las cajas negras no aclaren los mecanismos elementales o no sean lo suficientemente detalladas como para validar el modelo de manera realista. El enfoque de arriba hacia abajo comienza con el panorama general, luego se divide en segmentos más pequeños.

Un enfoque de abajo hacia arriba consiste en ensamblar sistemas para dar lugar a sistemas más complejos, convirtiendo así los sistemas originales en subsistemas del sistema emergente. El procesamiento ascendente es un tipo de procesamiento de información basado en datos entrantes del entorno para formar una percepción. Desde la perspectiva de la psicología cognitiva, la información ingresa a los ojos en una dirección (entrada sensorial, o el "fondo"), y luego el cerebro la convierte en una imagen que puede interpretarse y reconocerse como una percepción (salida). que se "construye" desde el procesamiento hasta la cognición final). En un enfoque de abajo hacia arriba, los elementos básicos individuales del sistema se especifican primero con gran detalle. Luego, estos elementos se vinculan entre sí para formar subsistemas más grandes, que a su vez se vinculan, a veces en muchos niveles, hasta que se forma un sistema completo de nivel superior. Esta estrategia a menudo se asemeja a una "semilla" modelo, por el cual los comienzos son pequeños pero eventualmente crecen en complejidad y plenitud. Sin embargo, las "estrategias orgánicas" puede resultar en una maraña de elementos y subsistemas, desarrollados de forma aislada y sujetos a optimización local en lugar de cumplir un propósito global.

Diseño y desarrollo de productos

Durante el diseño y desarrollo de nuevos productos, los diseñadores e ingenieros se basan en un enfoque tanto de abajo hacia arriba como de arriba hacia abajo. El enfoque de abajo hacia arriba se utiliza cuando se seleccionan e integran en el producto componentes estándar o existentes. Un ejemplo incluiría la selección de un sujetador en particular, como un perno, y el diseño de los componentes receptores de modo que el sujetador encaje correctamente. En un enfoque de arriba hacia abajo, se diseñaría un sujetador personalizado de tal manera que encajara correctamente en los componentes receptores. En perspectiva, para un producto con requisitos más restrictivos (como peso, geometría, seguridad, medio ambiente, etc.), como un traje espacial, se adopta un enfoque más vertical y casi todo se diseña a medida.

Ciencias de la computación

Desarrollo de software

Parte de esta sección es del Libro de Patrones de Diseño Perl.

En el proceso de desarrollo de software, los enfoques de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba juegan un papel clave.

Los enfoques de arriba hacia abajo enfatizan la planificación y una comprensión completa del sistema. Es inherente que ninguna codificación puede comenzar hasta que se haya alcanzado un nivel de detalle suficiente en el diseño de al menos alguna parte del sistema. Los enfoques de arriba hacia abajo se implementan adjuntando los stubs en lugar del módulo. Esto, sin embargo, retrasa la prueba de las unidades funcionales finales de un sistema hasta que se complete el diseño significativo.

Bottom-up enfatiza la codificación y las primeras pruebas, que pueden comenzar tan pronto como se haya especificado el primer módulo. Este enfoque, sin embargo, corre el riesgo de que los módulos se codifiquen sin tener una idea clara de cómo se vinculan con otras partes del sistema, y que dicha vinculación no sea tan fácil como se pensó en un principio. La reutilización del código es uno de los principales beneficios del enfoque ascendente.

El diseño de arriba hacia abajo fue promovido en la década de 1970 por los investigadores de IBM Harlan Mills y Niklaus Wirth. Mills desarrolló conceptos de programación estructurada para uso práctico y los probó en un proyecto de 1969 para automatizar el índice de morgue del New York Times. El éxito de ingeniería y gestión de este proyecto condujo a la difusión del enfoque de arriba hacia abajo a través de IBM y el resto de la industria informática. Entre otros logros, Niklaus Wirth, el desarrollador del lenguaje de programación Pascal, escribió el influyente artículo Program Development by Stepwise Refinement. Dado que Niklaus Wirth pasó a desarrollar lenguajes como Modula y Oberon (donde uno podía definir un módulo antes de conocer la especificación completa del programa), se puede inferir que la programación de arriba hacia abajo no era estrictamente lo que él promovía. Los métodos de arriba hacia abajo fueron favorecidos en la ingeniería de software hasta finales de la década de 1980, y la programación orientada a objetos ayudó a demostrar la idea de que se podían utilizar ambos aspectos de la programación de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba.

Los enfoques de diseño de software modernos generalmente combinan enfoques de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba. Aunque la comprensión del sistema completo generalmente se considera necesaria para un buen diseño, lo que lleva teóricamente a un enfoque de arriba hacia abajo, la mayoría de los proyectos de software intentan hacer uso del código existente hasta cierto punto. Los módulos preexistentes dan a los diseños un sabor de abajo hacia arriba. Algunos enfoques de diseño también utilizan un enfoque en el que un sistema parcialmente funcional se diseña y codifica hasta su finalización, y este sistema luego se expande para cumplir con todos los requisitos del proyecto.

Programación

Los bloques de construcción son un ejemplo de diseño de abajo arriba porque las partes son creadas por primera vez y luego montadas sin tener en cuenta cómo las partes trabajarán en la asamblea.

Top-down es un estilo de programación, el pilar de los lenguajes procesales tradicionales, en el que el diseño comienza especificando piezas complejas y luego dividiéndolas en piezas cada vez más pequeñas. La técnica para escribir un programa utilizando métodos de arriba hacia abajo es escribir un procedimiento principal que nombre todas las funciones principales que necesitará. Posteriormente, el equipo de programación analiza los requisitos de cada una de esas funciones y se repite el proceso. Estas subrutinas compartimentadas eventualmente realizarán acciones tan simples que pueden codificarse fácil y concisamente. Cuando se han codificado todas las diversas subrutinas, el programa está listo para la prueba. Al definir cómo se integra la aplicación en un nivel alto, el trabajo de nivel inferior puede ser autónomo. Al definir cómo se espera que las abstracciones de nivel inferior se integren en las de nivel superior, las interfaces quedan claramente definidas.

En un enfoque ascendente, los elementos básicos individuales del sistema se especifican primero con gran detalle. Luego, estos elementos se vinculan entre sí para formar subsistemas más grandes, que a su vez se vinculan, a veces en muchos niveles, hasta que se forma un sistema completo de nivel superior. Esta estrategia a menudo se asemeja a una "semilla" modelo, por el cual los comienzos son pequeños, pero eventualmente crecen en complejidad y plenitud. La programación orientada a objetos (POO) es un paradigma que utiliza "objetos" para diseñar aplicaciones y programas informáticos. En ingeniería mecánica, con programas de software como Pro/ENGINEER, Solidworks y Autodesk Inventor, los usuarios pueden diseñar productos como piezas que no forman parte de un todo y luego agregar esas piezas para formar ensamblajes como construir con Lego. Los ingenieros llaman a esto diseño de pieza de pieza.

En un enfoque ascendente, es necesaria una buena intuición para decidir la funcionalidad que proporcionará el módulo. Si se va a construir un sistema a partir de un sistema existente, este enfoque es más adecuado ya que parte de algunos módulos existentes.

Análisis

El análisis es el proceso de analizar una secuencia de entrada (como la lectura de un archivo o un teclado) para determinar su estructura gramatical. Este método se utiliza en el análisis tanto de lenguajes naturales como de lenguajes informáticos, como en un compilador.

El análisis de abajo hacia arriba es una estrategia para analizar relaciones de datos desconocidos que intenta identificar primero las unidades más fundamentales y luego inferir estructuras de orden superior a partir de ellas. Los analizadores sintácticos de arriba hacia abajo, por otro lado, formulan hipótesis sobre estructuras generales de árbol de análisis y luego consideran si las estructuras fundamentales conocidas son compatibles con la hipótesis. Consulte Análisis de arriba hacia abajo y Análisis de abajo hacia arriba.

Nanotecnología

Top-down y bottom-up son dos enfoques para la fabricación de productos. Estos términos fueron aplicados por primera vez al campo de la nanotecnología por el Foresight Institute en 1989 para distinguir entre la fabricación molecular (para producir en masa grandes objetos atómicamente precisos) y la fabricación convencional (que puede producir en masa objetos grandes que no son atómicamente precisos).. Los enfoques de abajo hacia arriba buscan tener componentes más pequeños (generalmente moleculares) integrados en ensamblajes más complejos, mientras que los enfoques de arriba hacia abajo buscan crear dispositivos a nanoescala mediante el uso de dispositivos más grandes controlados externamente para dirigir su ensamblaje. Ciertas nanoestructuras valiosas, como los nanocables de silicio, se pueden fabricar utilizando cualquiera de los dos enfoques, con métodos de procesamiento seleccionados en función de las aplicaciones específicas.

El enfoque de arriba hacia abajo a menudo utiliza el taller tradicional o los métodos de microfabricación donde se utilizan herramientas controladas externamente para cortar, fresar y dar forma a los materiales en la forma y el orden deseados. Las técnicas de micropatrones, como la fotolitografía y la impresión por inyección de tinta, pertenecen a esta categoría. El tratamiento con vapor puede considerarse como un nuevo enfoque secundario de arriba hacia abajo para diseñar nanoestructuras.

Los enfoques de abajo hacia arriba, por el contrario, usan las propiedades químicas de moléculas individuales para hacer que los componentes de una sola molécula (a) se autoorganicen o se autoensamblen en alguna conformación útil, o (b) dependan del ensamblaje posicional. Estos enfoques utilizan los conceptos de autoensamblaje molecular y/o reconocimiento molecular. Véase también Química supramolecular. Dichos enfoques de abajo hacia arriba deberían, en términos generales, ser capaces de producir dispositivos en paralelo y mucho más baratos que los métodos de arriba hacia abajo, pero podrían verse abrumados a medida que aumenta el tamaño y la complejidad del ensamblaje deseado.

Neurociencia y psicología

Un ejemplo de procesamiento de arriba abajo: Aunque la segunda letra en cada palabra es un procesamiento ambiguo y de arriba abajo permite una fácil desambiguación basada en el contexto.

Estos términos también se emplean en neurociencia, neurociencia cognitiva y psicología cognitiva para analizar el flujo de información en el procesamiento. Por lo general, la información sensorial se considera 'de abajo hacia arriba' y los procesos cognitivos superiores, que tienen más información de otras fuentes, se consideran 'de arriba hacia abajo'. Un proceso de abajo hacia arriba se caracteriza por la ausencia de una dirección de nivel superior en el procesamiento sensorial, mientras que un proceso de arriba hacia abajo se caracteriza por un alto nivel de dirección del procesamiento sensorial por más cognición, como metas u objetivos (Biederman, 19).

Según las notas de enseñanza universitaria escritas por Charles Ramskov, Rock, Neiser y Gregory afirman que el enfoque de arriba hacia abajo implica una percepción que es un proceso activo y constructivo. Además, es un enfoque que no se da directamente por la entrada de estímulos, sino que es el resultado de las interacciones entre estímulos, hipótesis internas y expectativas. Según Theoretical Synthesis, 'cuando un estímulo se presenta breve y la claridad es incierta que da un estímulo vago, la percepción se convierte en un enfoque de arriba hacia abajo'.

Por el contrario, la psicología define el procesamiento de abajo hacia arriba como un enfoque en el que hay una progresión desde los elementos individuales hasta el todo. Según Ramskov, un defensor del enfoque de abajo hacia arriba, Gibson, afirma que es un proceso que incluye la percepción visual que necesita información disponible del estímulo proximal producido por el estímulo distal. La síntesis teórica también afirma que el procesamiento de abajo hacia arriba se produce "cuando un estímulo se presenta durante un tiempo suficientemente largo y claro".

En términos cognitivos, ciertos procesos cognitivos, como las reacciones rápidas o la identificación visual rápida, se consideran procesos de abajo hacia arriba porque dependen principalmente de la información sensorial, mientras que procesos como el control motor y la atención dirigida se consideran de arriba hacia abajo porque son dirigida a la meta. Neurológicamente hablando, algunas áreas del cerebro, como el área V1, en su mayoría tienen conexiones de abajo hacia arriba. Otras áreas, como la circunvolución fusiforme, tienen entradas de áreas cerebrales superiores y se considera que tienen una influencia de arriba hacia abajo.

El estudio de la atención visual proporciona un ejemplo. Si su atención se dirige a una flor en un campo, puede ser porque el color o la forma de la flor son visualmente sobresalientes. La información que hizo que prestaras atención a la flor te llegó de abajo hacia arriba: tu atención no dependía del conocimiento de la flor; el estímulo externo fue suficiente por sí solo. Contrasta esta situación con otra en la que estás buscando una flor. Tienes una representación de lo que buscas. Cuando ves el objeto que estás buscando, es sobresaliente. Este es un ejemplo del uso de información de arriba hacia abajo.

En términos cognitivos, se distinguen dos enfoques de pensamiento. "De arriba hacia abajo" (o "gran trozo") es estereotípicamente el visionario, o la persona que ve el panorama general y la visión general. Estas personas se enfocan en el panorama general y de ahí derivan los detalles para respaldarlo. "De abajo hacia arriba" (o "pequeño fragmento") la cognición es similar a centrarse principalmente en los detalles, en lugar del paisaje. La expresión "ver el bosque por los árboles" hace referencia a los dos estilos de cognición.

Los estudios realizados sobre el cambio de tareas y la selección de respuestas muestran que existen diferencias entre los dos tipos de procesamiento. El procesamiento de arriba hacia abajo se centra principalmente en el lado de la atención, como la repetición de tareas (Schneider, 2015). El procesamiento ascendente se centra en el aprendizaje basado en elementos, como encontrar el mismo objeto una y otra vez (Schneider, 2015). Se discuten las implicaciones para comprender el control atencional de la selección de respuestas en situaciones de conflicto (Schneider, 2015).

También en cómo estructuramos estos procesos neurológicamente. Con la estructuración de interfaces de información en nuestros procesos neurológicos para el aprendizaje procedimental. Estos procesos demostraron ser efectivos para trabajar en nuestro diseño de interfaz. Sin embargo, aunque ambos principios de arriba hacia abajo fueron efectivos para guiar el diseño de la interfaz, no fueron suficientes. Se pueden combinar con métodos ascendentes iterativos para producir interfaces utilizables (Zacks & Tversky, 2003).

Educación

A los estudiantes de pregrado se les enseña la base del procesamiento de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba alrededor de su tercer año en el programa. Pasando por 4 partes principales del procesamiento al verlo desde una perspectiva de aprendizaje. Las dos definiciones principales; Siendo un procesamiento de abajo hacia arriba que está determinado directamente por los estímulos ambientales en lugar del conocimiento y las expectativas del individuo (Koch, 2022). El procesamiento de estímulos de arriba hacia abajo está determinado por las expectativas, la memoria y el conocimiento en lugar de directamente por el estímulo (Koch, 2022). Estas son definiciones bastante estándar ya que los estudiantes solo están aprendiendo, es bueno para ellos.

Gestión y organización

En los campos de gestión y organización, los términos "de arriba hacia abajo" y "de abajo hacia arriba" se utilizan para describir cómo se toman las decisiones y/o cómo se implementan los cambios.

Un "de arriba hacia abajo" El enfoque es donde un tomador de decisiones ejecutivo u otra persona de alto nivel toma las decisiones de cómo se debe hacer algo. Este enfoque se difunde bajo su autoridad a los niveles inferiores de la jerarquía, quienes están, en mayor o menor medida, vinculados por ellos. Por ejemplo, cuando desea realizar una mejora en un hospital, el administrador del hospital puede decidir que se necesita un cambio importante (como la implementación de un nuevo programa), y luego el líder utiliza un enfoque planificado para llevar los cambios al personal de primera línea. (Stewart, Manges, Ward, 2015).

Un "ascendente" El enfoque de los cambios es uno que funciona desde la base, desde un gran número de personas que trabajan juntas, lo que hace que surja una decisión a partir de su participación conjunta. Una decisión de un número de activistas, estudiantes o víctimas de algún incidente de tomar acción es un "abajo hacia arriba" decisión. Un enfoque de abajo hacia arriba se puede considerar como "un enfoque de cambio incremental que representa un proceso emergente cultivado y mantenido principalmente por trabajadores de primera línea" (Stewart, Manges, Ward, 2015, p. 241).

Los aspectos positivos de los enfoques de arriba hacia abajo incluyen su eficiencia y una excelente visión general de los niveles superiores. Además, los efectos externos pueden ser internalizados. En el lado negativo, si se percibe que las reformas se imponen 'desde arriba', puede ser difícil que los niveles más bajos las acepten (por ejemplo, Bresser-Pereira, Maravall y Przeworski 1993). La evidencia sugiere que esto es cierto independientemente del contenido de las reformas (por ejemplo, Dubois 2002). Un enfoque de abajo hacia arriba permite una mayor experimentación y una mejor percepción de lo que se necesita desde abajo. Otra evidencia sugiere que existe un tercer enfoque de combinación para el cambio (ver Stewart, Manges, Ward, 2015).

Salud pública

En la salud pública existen enfoques de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba. Hay muchos ejemplos de programas de arriba hacia abajo, a menudo dirigidos por gobiernos o grandes organizaciones intergubernamentales (OIG); muchos de estos son específicos de enfermedades o problemas específicos, como el control del VIH o la erradicación de la viruela. Los ejemplos de programas de abajo hacia arriba incluyen muchas ONG pequeñas creadas para mejorar el acceso local a la atención médica. Sin embargo, muchos programas buscan combinar ambos enfoques; por ejemplo, la erradicación del gusano de Guinea, un programa internacional de una sola enfermedad actualmente dirigido por el Centro Carter ha implicado la capacitación de muchos voluntarios locales, aumentando la capacidad de abajo hacia arriba, al igual que los programas internacionales para la higiene, el saneamiento y el acceso a la atención primaria de la salud..

Arquitectura

A menudo, se dice que la escuela de diseño École des Beaux-Arts promovió principalmente el diseño de arriba hacia abajo porque enseñó que un diseño arquitectónico debe comenzar con un parti, un dibujo del plano básico del proyecto general.

Por el contrario, la Bauhaus se centró en el diseño de abajo hacia arriba. Este método se manifestó en el estudio de la traducción de sistemas organizativos de pequeña escala a una escala más grande y arquitectónica (como con el tallado de paneles de madera y el diseño de muebles).

Ecología

En ecología, el control de arriba hacia abajo se refiere a cuando un depredador superior controla la estructura o la dinámica de población del ecosistema. Las interacciones entre estos depredadores superiores y sus presas es lo que influye en los niveles tróficos inferiores. Los cambios en el nivel superior de los niveles tróficos tienen un efecto inverso en los niveles tróficos inferiores. El control de arriba hacia abajo puede tener efectos negativos en el ecosistema circundante si hay un cambio drástico en la cantidad de depredadores. El ejemplo clásico es el de los ecosistemas de bosques de algas marinas. En tales ecosistemas, las nutrias marinas son un depredador clave. Se alimentan de erizos que a su vez comen algas marinas. Cuando se eliminan las nutrias, las poblaciones de erizos crecen y reducen el bosque de algas creando páramos de erizos. Esto reduce la diversidad del ecosistema en su conjunto y puede tener efectos perjudiciales para todos los demás organismos. En otras palabras, tales ecosistemas no están controlados por la productividad de las algas marinas, sino por un depredador superior. Uno puede ver el efecto inverso que tiene el control de arriba hacia abajo en este ejemplo; cuando la población de nutrias disminuyó, la población de erizos aumentó.

El control de abajo hacia arriba en los ecosistemas se refiere a los ecosistemas en los que el suministro de nutrientes, la productividad y el tipo de productores primarios (plantas y fitoplancton) controlan la estructura del ecosistema. Si no hay suficientes recursos o productores en el ecosistema, no queda suficiente energía para el resto de los animales en la cadena alimentaria debido a la biomagnificación y la eficiencia ecológica. Un ejemplo sería cómo las poblaciones de plancton son controladas por la disponibilidad de nutrientes. Las poblaciones de plancton tienden a ser más altas y más complejas en áreas donde el afloramiento trae nutrientes a la superficie.

Hay muchos ejemplos diferentes de estos conceptos. Es común que las poblaciones se vean influenciadas por ambos tipos de control, y todavía hay debates sobre qué tipo de control afecta las redes alimentarias en ciertos ecosistemas.

Filosofía y ética

El razonamiento de arriba hacia abajo en ética es cuando el razonador parte de principios abstractos universalizables y luego los razona hasta situaciones particulares. El razonamiento de abajo hacia arriba ocurre cuando el razonador parte de juicios situacionales particulares intuitivos y luego razona hasta los principios. El equilibrio reflexivo ocurre cuando hay interacción entre el razonamiento de arriba hacia abajo y el de abajo hacia arriba hasta que ambos están en armonía. Es decir, cuando los principios abstractos universalizables se encuentran reflexivamente en equilibrio con los juicios intuitivos particulares. El proceso ocurre cuando la disonancia cognitiva ocurre cuando los razonadores intentan resolver un razonamiento de arriba hacia abajo con un razonamiento de abajo hacia arriba y ajustan uno u otro, hasta que están satisfechos de haber encontrado las mejores combinaciones de principios y juicios situacionales.

Referencias citadas

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• Cohen, Stephen. (2004). Nature of Moral Reasoning. https://philpapers.org/rec/COHTNO

Citas y notas