Diseño de abajo hacia arriba y de arriba hacia abajo

Tanto el enfoque ascendente como el descendente son estrategias de procesamiento de información y ordenamiento del conocimiento que se utilizan en diversos campos, como el software , las teorías humanísticas y científicas (véase la sistémica ) y la gestión y la organización. En la práctica, pueden considerarse un estilo de pensamiento, enseñanza o liderazgo.

Un enfoque de arriba hacia abajo (también conocido como diseño por pasos y refinamiento por pasos y en algunos casos utilizado como sinónimo de descomposición ) es esencialmente la descomposición de un sistema para obtener información sobre sus subsistemas compositivos en un estilo 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 subsistema 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 lo hace más fácil de manipular. Sin embargo, las cajas negras pueden no aclarar los mecanismos elementales o no ser lo suficientemente detalladas para validar el modelo de manera realista. Un enfoque de arriba hacia abajo comienza con el panorama general y luego se divide en segmentos más pequeños. ^[1]

Un enfoque de abajo hacia arriba es la unión de sistemas para dar lugar a sistemas más complejos, convirtiendo así los sistemas originales en subsistemas del sistema emergente. El procesamiento de abajo hacia arriba es un tipo de procesamiento de información basado en los datos entrantes del entorno para formar una percepción . Desde una perspectiva de psicología cognitiva, la información entra en 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 un modelo de "semilla", por el cual los comienzos son pequeños pero eventualmente crecen en complejidad y completitud. Pero las "estrategias orgánicas" pueden dar como resultado una maraña de elementos y subsistemas, desarrollados de forma aislada y sujetos a una optimización local en lugar de cumplir un propósito global.

Durante el desarrollo de nuevos productos, los diseñadores e ingenieros se basan en enfoques tanto ascendentes como descendentes. El enfoque ascendente se utiliza cuando se seleccionan componentes estándar o existentes y se integran en el producto. Un ejemplo incluye la selección de un sujetador en particular, como un perno, y el diseño de los componentes receptores de manera que el sujetador encaje correctamente. En un enfoque descendente, se diseñaría un sujetador personalizado de manera que encaje correctamente en los componentes receptores. ^[2] Para tener una perspectiva, para un producto con requisitos más restrictivos (como peso, geometría, seguridad, medio ambiente), como un traje espacial, se adopta un enfoque más descendente y casi todo se diseña a medida.

Parte de esta sección es del Libro de patrones de diseño de 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 descendentes hacen hincapié en la planificación y en una comprensión completa del sistema. Es inherente que no se puede comenzar a codificar hasta que se haya alcanzado un nivel suficiente de detalle en el diseño de al menos alguna parte del sistema. Los enfoques descendentes se implementan colocando los stubs en lugar del módulo. Pero estos retrasan la prueba de las unidades funcionales finales de un sistema hasta que se completa un diseño significativo.

El enfoque ascendente hace hincapié en la codificación y las pruebas tempranas, que pueden comenzar tan pronto como se haya especificado el primer módulo. Pero este enfoque 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 de un enfoque ascendente. ^[3]

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 la morgue del New York Times . El éxito de ingeniería y gestión de este proyecto llevó 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 Desarrollo de programas por refinamiento paso a paso . Dado que Niklaus Wirth continuó desarrollando 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 promovía. Los métodos de arriba hacia abajo fueron favorecidos en la ingeniería de software hasta finales de la década de 1980, ^[3] 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 modernos de diseño de software suelen combinar enfoques de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba. Aunque normalmente se considera necesario comprender el sistema completo para un buen diseño (lo que en teoría lleva a un enfoque de arriba hacia abajo), la mayoría de los proyectos de software intentan aprovechar el código existente hasta cierto punto. Los módulos preexistentes dan a los diseños un toque de abajo hacia arriba.

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  Enfoque de arriba hacia abajo para las pruebas de integración
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  Enfoque de abajo hacia arriba
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  Enfoque sándwich
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  Enfoque del Big Bang

El método de arriba hacia abajo es un estilo de programación, el pilar de los lenguajes procedimentales tradicionales , en el que el diseño comienza especificando partes complejas y luego dividiéndolas en partes sucesivamente 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. Más tarde, 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 se pueden codificar de manera fácil y concisa. Cuando se han codificado todas las subrutinas, el programa está listo para probarse. Al definir cómo se une la aplicación a un alto nivel, el trabajo de nivel inferior puede ser autónomo.

En un enfoque de abajo a 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 un modelo de "semilla", por el cual los comienzos son pequeños, pero eventualmente crecen en complejidad y completitud. 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 del todo y luego unir esas piezas para formar conjuntos como si estuvieran construyendo con Lego . Los ingenieros llaman a esto "diseño de piezas".

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

Los enfoques de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba 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 objetos grandes con precisión atómica) 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 conjuntos más complejos, mientras que los enfoques de arriba hacia abajo buscan crear dispositivos a escala nanométrica utilizando 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.

Un enfoque descendente suele utilizar los métodos tradicionales de taller o microfabricación, en los que se utilizan herramientas controladas externamente para cortar, fresar y dar forma a los materiales en la forma y el orden deseados. Las técnicas de microestampado , como la fotolitografía y la impresión por inyección de tinta, pertenecen a esta categoría. El tratamiento con vapor puede considerarse un nuevo enfoque secundario descendente para diseñar nanoestructuras. ^[4]

Por el contrario, los enfoques ascendentes utilizan las propiedades químicas de moléculas individuales para hacer que los componentes de una sola molécula (a) se autoorganicen o 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 . En términos generales, estos enfoques ascendentes deberían poder producir dispositivos en paralelo y mucho más baratos que los métodos descendentes, pero podrían verse superados a medida que aumenta el tamaño y la complejidad del ensamblaje deseado.

Estos términos también se emplean en las ciencias cognitivas , incluidas la neurociencia , la neurociencia cognitiva y la psicología cognitiva para analizar el flujo de información en el procesamiento. ^[5] Por lo general, la entrada 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 una ausencia de 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 parte de más cognición, como objetivos o metas (Biederman, 19). ^[3]

Según las notas de enseñanza universitaria escritas por Charles Ramskov, ^{Irvin Rock} , Neiser y Richard Gregory afirman que el enfoque de arriba hacia abajo implica la percepción, que es un proceso activo y constructivo. ^{[ 6] [ Se necesita una mejor fuente ]} Además, es un enfoque que no se da directamente por la entrada de estímulo, sino que es el resultado de interacciones entre el estímulo, las hipótesis internas y las expectativas. Según la síntesis teórica, "cuando un estímulo se presenta de forma breve y la claridad es incierta, lo que da como resultado un estímulo vago, la percepción se convierte en un enfoque de arriba hacia abajo". ^[7]

Por el contrario, la psicología define el procesamiento ascendente como un enfoque en el que se produce una progresión desde los elementos individuales hasta el conjunto. Según Ramskov, uno de los defensores del enfoque ascendente, Gibson, afirma que se trata de un proceso que incluye la percepción visual que necesita información disponible del estímulo proximal producida por el estímulo distal. ^{[8] [ Se necesita una mejor fuente ] [9]} La síntesis teórica también afirma que el procesamiento ascendente se produce "cuando un estímulo se presenta durante un tiempo suficiente y con la suficiente claridad". ^[7]

Ciertos procesos cognitivos, como las reacciones rápidas o la identificación visual rápida, se consideran procesos de abajo a arriba porque se basan principalmente en información sensorial, mientras que procesos como el control motor y la atención dirigida se consideran de arriba a abajo porque están dirigidos a un objetivo. Neurológicamente hablando, algunas áreas del cerebro, como el área V1, tienen principalmente conexiones de abajo a arriba. ^[7] Otras áreas, como el giro fusiforme, reciben información de áreas cerebrales superiores y se considera que tienen influencia de arriba a abajo. ^{[10] [ se necesita una mejor fuente ]}

El estudio de la atención visual es un ejemplo. Si una flor en un campo atrae tu atención, puede ser porque el color o la forma de la flor son visualmente relevantes. La información que hizo que prestaras atención a la flor te llegó de abajo a arriba: tu atención no dependía del conocimiento de la flor: el estímulo externo era suficiente por sí solo. Compara esta situación con otra en la que estás buscando una flor. Tienes una representación de lo que estás buscando. Cuando ves el objeto que estás buscando, es relevante. Este es un ejemplo del uso de la información de arriba a abajo.

En el campo de la cognición se distinguen dos enfoques de pensamiento. El enfoque "de arriba hacia abajo" (o "gran trozo") es el estereotipo del visionario, o la persona que ve el panorama general y la visión general. Estas personas se centran en el panorama general y de ahí derivan los detalles que lo sustentan. El enfoque "de abajo hacia arriba" (o "pequeño trozo") es similar al enfoque en los detalles principalmente, en lugar del paisaje. La expresión "ver el bosque a pesar de los árboles" hace referencia a los dos estilos de cognición. ^[11]

Los estudios sobre el cambio de tareas y la selección de respuestas muestran que existen diferencias entre los dos tipos de procesamiento. El procesamiento descendente se centra principalmente en el aspecto 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 analizan las implicaciones para comprender el control atencional de la selección de respuestas en situaciones de conflicto (Schneider, 2015). ^{[ aclaración necesaria ] [ cita completa necesaria ]}

Esto también se aplica a la manera en que estructuramos ^{[ ¿quiénes? ]} estos procesos neurológicamente. Estructuramos las interfaces de información en nuestros procesos neurológicos para el aprendizaje procedimental. Se demostró que estos procesos eran eficaces en nuestro ^{[¿ quiénes? ]} diseño de interfaces. Pero, aunque ambos principios de arriba hacia abajo fueron eficaces para guiar el diseño de interfaces, no fueron suficientes. Se pueden combinar con métodos iterativos de abajo hacia arriba para producir interfaces utilizables (Zacks y Tversky, 2003). ^{[ aclaración necesaria ] [ cita completa necesaria ]}

A los estudiantes de grado (o licenciatura) se les enseña la base del procesamiento de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba alrededor del tercer año en el programa. ^{[ cita requerida ]} Se repasan cuatro partes principales del procesamiento cuando se lo ve desde una perspectiva de aprendizaje. Las dos definiciones principales son que el procesamiento de abajo hacia arriba está determinado directamente por los estímulos ambientales en lugar del conocimiento y las expectativas del individuo (Koch, 2022).

En los campos de la gestión y la 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 implementa el cambio. ^[12]

Un enfoque " de arriba hacia abajo " es aquel en el que un ejecutivo o persona de alto rango toma las decisiones sobre cómo debe hacerse algo. Este enfoque se difunde bajo su autoridad a los niveles inferiores de la jerarquía, quienes están, en mayor o menor medida, sujetos a ellas. Por ejemplo, cuando se desea realizar una mejora en un hospital, un administrador del hospital puede decidir que se necesita un cambio importante (como implementar un nuevo programa) y luego utilizar un enfoque planificado para hacer llegar los cambios al personal de primera línea. ^[12]

Un enfoque ascendente para los cambios es aquel que funciona desde las bases y se origina en una estructura plana en la que las personas trabajan juntas, lo que hace que surja una decisión a partir de su participación conjunta. La decisión de una serie de activistas, estudiantes o víctimas de algún incidente de emprender una acción es una decisión "ascendente". Un enfoque ascendente puede considerarse como "un enfoque de cambio incremental que representa un proceso emergente cultivado y mantenido principalmente por los trabajadores de primera línea". ^[12]

Los aspectos positivos de los enfoques de arriba hacia abajo incluyen su eficiencia y una excelente visión general de los niveles superiores ^[12] ; y los efectos externos pueden internalizarse. En el lado negativo, si se percibe que las reformas se imponen "desde arriba", puede ser difícil que los niveles inferiores las acepten (por ejemplo, Bresser-Pereira, Maravall y Przeworski 1993). La evidencia sugiere que esto es así 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 en la base. Otra evidencia sugiere que existe un tercer enfoque combinado para el cambio ^{[12] .}

En la salud pública se utilizan tanto enfoques de arriba hacia abajo como de abajo hacia arriba. Hay muchos ejemplos de programas de arriba hacia abajo, a menudo dirigidos por gobiernos o grandes organizaciones intergubernamentales ; muchos de ellos se centran en enfermedades o problemas específicos, como el control del VIH o la erradicación de la viruela . Entre los ejemplos de programas de abajo hacia arriba se incluyen muchas pequeñas ONG creadas para mejorar el acceso local a la atención sanitaria. Pero muchos programas buscan combinar ambos enfoques; por ejemplo, la erradicación de la dracunculosis , un programa internacional de una sola enfermedad actualmente dirigido por el Centro Carter, ha implicado la capacitación de muchos voluntarios locales, impulsando la capacidad de abajo hacia arriba, al igual que los programas internacionales para la higiene, el saneamiento y el acceso a la atención sanitaria primaria.

A menudo se dice que la escuela de diseño École des Beaux-Arts promovió principalmente el diseño de arriba hacia abajo porque enseñaba que un diseño arquitectónico debería comenzar con un parti , un dibujo básico del plan general del proyecto. ^[13]

En cambio, la Bauhaus se centró en el diseño de abajo a 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 en el caso del tallado de paneles de madera y el diseño de muebles).

En ecología, el control de arriba hacia abajo se refiere a cuando un depredador superior controla la estructura o la dinámica poblacional del ecosistema . Las interacciones entre estos depredadores superiores y sus presas son 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 el número de depredadores. El ejemplo clásico es el de los ecosistemas de bosques de algas . En tales ecosistemas, las nutrias marinas son un depredador clave . Se alimentan de erizos , que a su vez comen algas. 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, sino por un depredador superior. Se 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 ascendente 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 están controladas por la disponibilidad de nutrientes. Las poblaciones de plancton tienden a ser más altas y más complejas en áreas donde el afloramiento lleva nutrientes a la superficie.

Existen muchos ejemplos distintos de estos conceptos. Es común que las poblaciones se vean influidas por ambos tipos de control, y todavía hay debates en curso sobre qué tipo de control afecta a las redes alimentarias en determinados ecosistemas.

El razonamiento de arriba hacia abajo en ética es cuando el razonador parte de principios abstractos universalizables y luego razona de abajo hacia arriba para situaciones particulares. El razonamiento de abajo hacia arriba ocurre cuando el razonador parte de juicios situacionales particulares intuitivos y luego razona de arriba hacia abajo para llegar a principios. ^[14] 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. ^[15] Es decir, cuando se descubre reflexivamente que los principios abstractos universalizables están en equilibrio con los juicios intuitivos particulares. El proceso ocurre cuando se produce disonancia cognitiva cuando los razonadores intentan resolver el razonamiento de arriba hacia abajo con el de abajo hacia arriba y ajustan uno u otro, hasta que están satisfechos, han encontrado las mejores combinaciones de principios y juicios situacionales.

• La Catedral y el Bazar
• Pseudocódigo

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