DISSENY, COMUNICACIÓ, CULTURA, 1995 | articulo

Entendre l'estructura de problemes com a formació heurística en disseny

BRIAN LOGAN

1. Introducció

Es poden distingir almenys dues varietats principals en la literatura sobre teoria del disseny: que el disseny és un procés basat en el coneixement i que el disseny és un procés d'aprenentatge. Per exemple, Schön (1988) ha argumentat que els patrons d'inferència compartits entre els dissenyadors no són significativament diferents dels del raonament de la vida quotidiana. El que distingeix els dissenyadors no és una habilitat mística, sinó el coneixement acumulat que el dissenyador aporta a un problema. D'altres, com Bazjanac (1974), han argumentat que el disseny es pot veure com un procés d'aprenentatge en què l'objectiu és comprendre l'estructura del problema. Vist així, el disseny procedeix a través d'un procés d'anàlisi-per-mitjà-de-la-síntesi, en què el problema s'explora a través d'una sèrie d'intents de crear solucions i entendre les seves implicacions en termes de criteris de disseny. En aquest informe intentem relacionar aquestes dues visions del disseny i mostrar que l'aprenentatge dins i entre els problemes de disseny és una conseqüència necessària d'una visió del disseny com quelcom basat en el coneixement. Amb exemples extrets del camp de la intel·ligència artificial, desenvolupem un model de disseny com a procés d'aprenentatge basat en el coneixement que es fonamenta en el successiu refinament d'un cos d'heurística principal i introduïm aquest model dins del marc de referència d'abducció-deducció-inducció proposat per March (1976).

A la secció 2 discutim la naturalesa dels problemes de disseny. Un problema de disseny és aquell en què tant els objectius com els mitjans disponibles per aconseguir aquests objectius estan (per necessitat) tan sols pobrament definits a l'inici. A la secció 3 presentem algunes observacions respecte a la naturalesa del procés de disseny basat en aquesta caracterització, i es discuteix que l'objectiu fonamental en disseny sigui entendre l'estructura del problema. A la secció 4 s'examina més detalladament el paper del coneixement en aquest procés i argumentem que el disseny només pot procedir a través del desenvolupament de noves relacions i estratègies dintre del context del problema de disseny actual. A la secció 5 investiguem la naturalesa de les regles heurístiques amb detall. L'amplitud d'una heurística es defineix com l'àrea de feina en què és aplicable i mostrem que per a una determinada sèrie d'heurístiques existeix (almenys) un problema que no pot ser solucionat fent servir aquestes mateixes heurístiques. A la secció 6 presentem una visió alternativa del desenvolupament i ús de les relacions en disseny basada en aquestes observacions, que se centra en el paper crític de l'aprenentatge en el disseny. S'introdueix la idea d'unes heurístiques «centrals o bàsiques» i argumentem que l'elaboració i adaptació d'aquestes heurístiques es pot veure com un model simple d'aquest procés complex. La secció 7 desenvolupa un model d'aquest procés d'aprenentatge dintre del marc del model de disseny proposat per March i basat en les tres operacions lògiques d'abducció, deducció i inducció. En particular, intentem aclarir el paper de la inducció en la formació de relacions i el seu lligam amb el procés de formació de teories. A la secció final argumentem que, malgrat les seves limitacions, el model senzill descrit als apartats previs és útil per arribar a entendre el paper de l'aprenentatge en el procés de disseny.

2. La naturalesa dels problemes de disseny

Comencem presentant la nostra caracterització dels problemes de disseny amb més detall. A nivell molt general, un problema de disseny s'ocupa de produir una descripció d'un artefacte o procés que compleix una sèrie d'objectius o requisits. Aquests requisits sovint estan mal definits d'entrada i poden estar en conflicte. En general no tots tindran la mateixa importància; els controls legislatius amb freqüència estan lliures de valors, mentre que els requisits de l'usuari poden modificar-se durant les discussions amb el client i les restriccions generades pel dissenyador poden ser extensament revisades, o àdhuc abandonades completament durant el procés de disseny (Lawson, 1980). No obstant això, la veritable dificultat és que aquests objectius no poden relacionar-se entre ells fàcilment. Lawson (1980) diu:

La importància relativa dels diversos requisits canvia constantment durant el procés de disseny a mesura que el sistema de valors del dissenyador es veu en si mateix afectat per l'exploració d'objectius i allò que ell considera possible.

Els judicis de valor respecte als «canvis» d'uns criteris per uns altres són, per tant, dependents del context, i l'equilibri de satisfacció per a aquests requisits pot no ser clar fins que el dissenyador explora les diverses possibilitats en detall. Aquests judicis de valor són aplicables no tan sols als criteris «qualitatius», com l'estètica, sinó també a la importància relativa de criteris quantitatius que en si poden ser susceptibles de mesurament objectiu. Les qüestions sobre quins són els problemes més importants i quin tipus de solucions poden resoldre aquests problemes amb èxit també estan carregades de valor, i les respostes donades pels dissenyadors a aquestes preguntes són, per tant, tot sovint subjectives i altament dependents del context.

La naturalesa del problema «real» a voltes no és, doncs, evident i cal que sigui descoberta; els problemes poden suggerir certes característiques de les solucions, però a la vegada, aquestes solucions creen nous i diferents problemes. L'expressió inicial del problema amb freqüència és enganyosa i els dissenyadors típicament han d'invertir un esforç considerable per identificar la veritable naturalesa del problema a què s'enfronten. Els problemes de disseny no tenen límits evidents o naturals sinó que, per contra, més aviat sembla que estan organitzats de manera relativament jeràrquica. No es pot pas esperar que diversos elements del problema emergeixin fins que s'hagi realitzat alguna temptativa de generar solucions. Donat el caràcter essencialment subjectiu del disseny és inevitable que alguns aspectes del problema romanguin sense reconèixer-se o no desenvolupats durant gran part del procés de disseny. De resultes d'això, els problemes de disseny són plens d'incerteses tant en els objectius com en les relatives prioritats; i rant les prioritats com els objectius és probable que canviïn a mesura que sorgeixin les solucions. Simon (1973) ho anomena problemes «mal estructurats». I argumenta que qualsevol problema amb una base àmplia de coneixement potencialment rellevant entra dins d'aquesta categoria. La feina del disseny està mal estructurada en aquest sentit en nombrosos aspectes. Inicialment no hi ha criteris definits per provar una solució ni molt menys un procés formal per aplicar-los. A més a més, mentre que la sèrie de solucions alternatives pot donar-se en un cert sentit abstracte, no es dóna en l'únic sentit que és rellevant des del punt de vista pràctic. El resultat és que mai pot haver-hi una llista exhaustiva de totes les possibles solucions a aquests problemes.

Per tant, tot sovint, els problemes de disseny són multidimensionals i altament interdependents. És estrany que una part qualsevol d'un disseny serveixi tan sols per a un propòsit i amb freqüència és necessari dissenyar una solució que satisfaci tota una gamma de requisits. Les decisions de disseny poden donar altres resultats que no siguin els que esperàvem i que donen relleu a criteris i relacions que no reconeixíem prèviament. En molts casos, els objectius esmentats estan en conflicte directe els uns amb els altres i el dissenyador no pot simplement optimitzar un requisit sense tenir pèrdues per una altra banda. Per exemple, encara que el fet d'eixamplar una finestra significa deixar entrar més llum i tenir millor vista, també implica una pèrdua d'escalfor més gran i pot crear problemes d'intimitat. Els diferents intercanvis de criteris poden donar com a desenllaç tot un ventall de solucions acceptables, cada una de les quals serà més o menys satisfactòria de manera diferent i per a diferents clients o usuaris. L'essència dels problemes de disseny és la interrelació mateixa entre factors més que no pas els factors mateixos de forma aïllada. I és l'estructuració de relacions entre aquests criteris i el que forma la base per al procés de disseny (Lawson, 1980). L'objectiu fonamental es converteix, doncs, en la comprensió de l'estructura (més que no pas la solució) i l'anàlisi de les interrelacions per obtenir més coneixement de les relacions entre cada decisió de disseny individual i totes les restants solucions, que unides defineixen la solució.

3. La naturalesa del procés de disseny

L'exploració que fa el dissenyador d'aquesta estructura comença amb la formulació inicial del problema. En gran mesura, un problema de disseny no té estructura inherent; adquireix estructura a mesura que es proposen solucions i els problemes es redueixen a subproblemes. En un sentit molt real, les relacions entre criteris poden veure's com a funció de l'enfocament del disseny incorporada en la solució proposada, més inherent al problema en si. Aquesta formulació inicial forma la base de la subsegüent exploració del problema.

Considerem, per exemple, el problema de proporcionar una determinada vista des del menjador d'una casa en el moment de dissenyar-la.¹ Aquest requisit pot haver-se especificat a la descripció original del problema o es pot haver generat durant el procés de disseny. En qualsevol dels casos l'arquitecte pot decidir formular el problema de disseny associat a termes d'alguna solució estàndard com un problema de la distribució del menjador i la ubicació de la finestra, de manera que proporcioni la vista desitjada des de les zones preponderants de l'habitació. A través d'una formulació així del problema de disseny, el dissenyador ha formulat, a la vegada, la forma general de la solució; qualsevol solució de disseny en particular està determinada per una ubicació concreta de la finestra i una disposició específica del menjador. El dissenyador passa, aleshores, a explorar les implicacions d'aquesta decisió de disseny en particular. Quan ho faci, és possible que prengui algunes resolucions de disseny i en consideri nombroses alternatives. Aquest procés d'exploració pot portar a la descoberta que tot proporcionant la vista desitjada és impossible de mantenir la relació entre la zona del menjador i l'entrada de la casa, o que el sistema estructural bàsic de l'habitatge no permet col·locar una finestra de la mida que volíem al lloc que desitjàvem. El resultat es que el dissenyador s'adona que el problema de proporcionar vista al menjador té altres aspectes i que la solució pot passar per trobar una altra distribució per a la casa més adequada a aquella ubicació o per redissenyar el sistema estructural perquè s'hi pugui incorporar la finestra desitjada. La formulació, tant del problema com de la solució, pot, per tant, canviar com a conseqüència de la temptativa de resoldre una qüestió concreta.

Es podria argumentar que, en un cas com aquest, la formulació del problema ha estat poc realista i que un dissenyador experimentat enfocaria el problema de manera més apropiada. Això no obstant, un argument així no té en compte el més important. Tot intentant de trobar el desllorigador d'un problema de disseny concret, fins i tot el dissenyador més experimentat aprendrà coses noves que generaran la necessitat de redefinir el problema i suggerir solucions alternatives. La necessitat de comprendre (al nivell que sigui) els detalls d'un cas particular i com interactuen és, en cert sentit, el que fa que un problema de disseny sigui un problema de disseny.

A mesura que una solució es desenvolupa, ens va proporcionant un context cada cop més detallat per anar contrastant i provant les hipòtesis del dissenyador, i l'avaluació d'una proposta pot donar com a resultat el descobriment de relacions i criteris no reconeguts prèviament. D'alguna manera, les resolucions posteriors són restringides per resolucions inicials atès que es prenen dintre del context d'una solució parcial ja existent i cada decisió que s’hi afegeix limita encara més la gamma de possibles alternatives. Aquestes solucions o subproblemes concrets probablement siguin modificats o rebutjats en fases posteriors, quan es tinguin en compte nous aspectes i es vagin oblidant o desatenent les consideracions que ens van dur a la solució original. Aquests efectes secundaris formen part de tots els processos de disseny complexos. El resultat és que mentre la solució final pot satisfer tots els requisits que se li exigeixen en el moment de provar-la, també pot violar alguns dels requisits que li van ser imposats (i temporalment satisfets) en una fase anterior de disseny. El dissenyador pot, o no, ser conscient d'aquestes violacions. Uns altres criteris de disseny apropiat poden simplement romandre latents, sense que calgui que sorgeixin durant el procés de disseny. El desenvolupament del disseny està, doncs, restringit per allò que millor s'ajusta al coneixement que té el dissenyador en aquell moment.

La formulació del problema en qualsevol de les seves fases no és definitiva; més aviat reflecteix la comprensió que el dissenyador té en aquell moment del problema. A mesura que el disseny progressa, el dissenyador aprèn més coses sobre possibles estructures del problema i les seves solucions, tan aviat com s'evidencien nous aspectes de la situació i es donen a conèixer les inconsistències inherents a la formulació del problema. El resultat és que els dissenyadors assoleixen informació del problema (i de la solució) i això, a la vegada, conclou en la formació d'un nou punt de vista; s'ha redefinit tant el problema com la solució. Aquest procés d'exploració i redefinició continua fins a aconseguir una o més de les següents condicions (Bazjanac, 1974):

- l'increment de coneixements s'ha tornat insignificant i la comprensió del problema (i la solució) no poden variar tant per justificar més redefinició (és a dir, el dissenyador ha assolit el límit de la seva comprensió); o

- els recursos disponibles (sobretot el temps) s'han esgotat.

No hi ha una distinció significativa entre anàlisi i síntesi en aquest procés; es considera que els problemes i les solucions emergeixen junts més que no pas succeint-se els uns a les altres d'una manera lògica. S'explora el problema a través d'un seguit de temptatives de crear solucions i de comprendre les seves implicacions en termes d'altres criteris. El dissenyador arriba a entendre les relacions crítiques i les formes possibles a mesura que una solució evoluciona. Entre solucions genèriques i la planificació no és tant una recerca de la millor solució com una exploració dels compromisos que produeixen suficients solucions. Aquestes exploracions ajuden el dissenyador a saber quins requisits es poden abastar més fàcilment. Com a part d'aquest procés el dissenyador aprèn quins criteris de valor ajudaran a aconseguir els requisits de disseny i quina variació d'aquests valors pot tolerar-se sense deixar d'aconseguir l'actual objectiu i qualsevol altra decisió necessària per fer que el fet d'assolir aquestes metes sigui consistent amb la solució existent.

Aprendre més coses sobre l'estructura del problema és la part més important d'aquest procés. L'objectiu fonamental es converteix en la comprensió de l'estructura del problema i el major esforç del disseny cal que estigui dirigit cap a l'estructuració de problemes, i solament s'ha de dedicar una petita fracció a resoldre'ls un cop s'han estructurat (Simon, 1970). El procés de disseny es pot veure de forma més general com un procés de descobriment d'informació sobre les estructures de problemes, que, en última instància, serà de gran valor per desenvolupar possibles solucions.

4. El coneixement en disseny

La generació de solucions es basa en un extens coneixement de mètodes, estratègies i solucions de disseny a problemes previs. Les propostes de disseny no es produeixen a les palpentes sinó que són el resultat d'una comprensió general dels tipus de solucions que poden ser adequades en una situació determinada i la manera en què pot arribar-se a aquestes solucions. Un component important d'aquest coneixement és el que podríem anomenar «experiència recopilada». El paper del coneixement a priori, derivat tant d'una familiaritat com de problemes relacionats o en forma de guies i estàndards publicats, ha estat àmpliament reconegut en estudis sobre disseny. Foz (1972) ha mostrat que l'exploració del problema evoca a la memòria solucions prèviament conegudes. Aquests exemples es fan servir de «guies» o «plantilles» per analitzar o desenvolupar possibles solucions en termes dels requisits del problema. Akin (1978) va argumentar l'ús de «transformacions de problemes», que

fan que la solució actual del problema sigui més específica, com ara una solució pre-recopilada, una solució anàloga, una solució genèrica, etc. [...] si les transformacions explícites no són possibles en aquest moment s'ha d'utilitzar l'experiència prèvia per suposar que certs aspectes de la solució actual poden especificar-se encara més.

Més recentment, Gero i d'altres autors (Gero, 1987; Gero, Maher & Zhang, 1988; Oxman & Gero, 1988) han proposat que els coneixements de disseny s'emmagatzemen i recuperen en una sèrie d'esquemes abstractes anomenats «prototipus»: 'agrupacions generalitzades d'elements en un domini de disseny [...] del qual poden derivar-se exemptes d'elements'.

Aquests enfocaments del disseny es poden considerar en general «basats en el coneixement», perquè veuen el procés de disseny com un seguit de transformacions del problema governades per «regles» o «codis» que vinculen les solucions del disseny amb els requisits abstractes. Hi ha clars paral·lelismes, per exemple, entre les «plantilles» de Foz, les «transformacions de problemes» d'Akin i el concepte de «prototipus » de Gero. Tots aquests enfocaments tenen en comú la idea que el disseny actua a través de l'ús d'un cos organitzat de coneixements a priori que s'utilitza tant per estructurar com per comprendre el problema de disseny, i que constitueix la base de les hipòtesis de disseny. En aquest punt de vista, hi ha en qualsevol moment una llista d'objectius actuals juntament amb una (potencialment gran) sèrie d'heurístiques, estratègies, exemples previs, etc. que incorporen un seguit de relacions perceptibles entre solució i criteris. Aquestes relacions funcionen com a «regles de producció». Plasmen un problema expressat en termes de requisits abstractes sobre alguna solució o classe de solucions que satisfacin aquests requisits. El límit entre l'espai de criteris i el de solucions es mou per incloure com a criteris les solucions a problemes previs, a mesura que els problemes representats pels criteris es van reduint a sèries de subproblemes més senzills, la solució dels quals és coneguda o almenys són més fàcils de resoldre. Aquest procés continua fins que no és possible de reduir més o fins que es considera que el problema resultant ja no és problema del dissenyador; per exemple, el problema de com dissenyar una biga perquè suporti un pes determinat o el problema de com construir una paret d'unes mides determinades en una posició concreta.

Steadman (1979) ha argumentat que en el disseny arquitectònic aquest cos de coneixement general o col·lectiu es perpetua a través de l'educació arquitectònica, les revistes i publicacions sobre arquitectura i l'estudi dels edificis que ja existeixen. No obstant això, no és, malgrat certes excepcions, de naturalesa organitzada, explícita o científica. Més aviat, l'experiència empírica d'una gamma de dissenys relacionats proporciona un cos de coneixements i comprensió sobre la base de la qual és possible construir una teoria (o teories) generalitzada sobre una classe d'artefactes, que s'empra per extrapolar, més enllà dels casos provats, dissenys hipotètics, tot i que relacionats, que encara han de ser construïts. És aquest cos de coneixement sobre, per exemple, la relació del rendiment físic amb la forma, el que proporciona informació per a la creació de solucions.

Això no obstant, quan dirigim la nostra atenció a la consideració detallada d'aquestes normes, s'evidencia gairebé immediatament una dificultat encara més gran. El disseny, per la seva naturalesa, tracta sobretot l'especificació d'objectes que són únics. (Si ja existeix un objecte al qual es reconeix que assoleix tots els objectius de disseny, ja no hi ha per definició un problema de disseny.) Aleshores es planteja la pregunta: ¿com pot una col·lecció de relacions necessàriament finita tractar o bregar amb la infinita varietat de possibles problemes de disseny? O, per ser més precisos, ¿què passa quan no es pot trobar una regla que sigui adequada al problema que ens ocupa?

És impossible donar una resposta completa a aquesta pregunta, donat el nostre coneixement actual del procés de disseny; no obstant això, intentarem desenvolupar una petita part de l'esmentada resposta en el que resta d'aquest treball. Breument, argumentarem que en general el disseny només pot procedir a través de noves relacions i estratègies dins del context presentat pel problema de disseny. En el que queda d'aquest treball mostrarem un model de desenvolupament i aplicació del coneixement del disseny basat en el successiu refinament d'una sèrie de regles heurístiques i incorporarem aquest model al model del procés de disseny proposat per March (1976).

5. La naturalesa de l'heurística

Una heurística és un procés o procediment que pot resoldre un problema, però que no ofereix cap garantia que ho hagi de fer (Newell, Shaw & Simon, 1963). L'estudi de l'heurística com a disciplina separada va començar de forma efectiva amb Polya (1945), que va traçar els seus orígens fins a Leibiniz, Descartes i fins i tot Pappus. Més recentment, Pospelov i Pushkin (1972) han intentat definir-ne el camp com «la ciència que estudia les lleis que governen el disseny de noves accions en noves situacions». Principalment, l'experiència ha arribat sobretot d'altres àrees d'estudi que no són el disseny, per damunt de tot les matemàtiques (Davis & Hersh, 1980; Polya, 1945) i la intel·ligència artificial (Lenat, 1982). Malgrat les importants diferències quant a matèria i enfocament, argumentarem que els resultats d'aquests estudis són rellevants per al disseny.² El material d'aquesta secció es basa en el treball de Lenat (1982; 1983a; 1983b). Més endavant presentem un resum de la feina de Lenat i en seccions subsegüents intentem desenvolupar aquestes idees i relacionar-les amb l'activitat del disseny.

Lenat (1982) argumenta que el poder de l'heurística consisteix en una espècie de continuïtat bidimensio-nal sobre situacions i accions:

Si una heurística H fou (o hagués pogut ser) útil en la situació S, aleshores és probable que heurístiques semblants a H siguin útils en situacions semblants a S.

En altres paraules, si poguéssim, d'alguna manera, representar gràficament la funció conveniència (acció, situació), aquesta funció seria contínua en ambdues variables i variaria molt lentament. Això és òbviament una idealització; hi ha moltes maneres de caracteritzar situacions (l'àmbit del problema, la dificultat del problema, el temps disponible per solucionar-lo, etc.) i moltes mesures de conveniència (la qualitat de la solució resultant, el cost computat d'utilitzar l'heurística, etc.), amb el resultat que podem fer poca cosa més que estimar la utilitat d'una acció concreta en uns quants criteris i en un nombre petit de situacions. No obstant això, Lenat argumenta que aquesta suposició es troba a la base de la major part de la utilitat de l'heurística a la solució de problemes i que tot sovint és útil comportar-se com si la suposició fos certa, és a dir, actuar com si fos veritat que la funció conveniència (acció solució) existeix, és contínua i no varia amb el temps.

Lenat desenvolupa diversos corol·laris d'aquesta suposició:

Corol·lari 1: Si una acció A és convenient en una

situació S, aleshores A també és convenient a la majoria de situacions que són molt similars a S.

En una acció determinada, la seva conveniència és una funció contínua de la situació. Si la situació canvia, només lleugerament, aleshores els judicis respecte a quines accions són convenients també canvien tan sols lleugerament. Aquesta és la justificació bàsica del raonament per analogia; si quelcom va funcionar en una situació similar en el passat, és probable que funcioni en el problema que ens ocupa actualment.

Corol·lari 2: Si una acció A és convenient en una situació S, aleshores també ho són la majoria d'accions que són molt similars a A.

En una situació determinada, la conveniència és una funció contínua d'accions. Si una acció és especialment útil (o nociva) en alguna situació, és probable que qualsevol acció molt similar tingui conseqüències molt semblants. Aquesta és la justificació bàsica per «satisfer», per acceptar una solució que és «suficientment bona»: atès que qualsevol situació similar tindrà, en general, conseqüències semblants, no val la pena buscar una resposta òptima.

Corol·lari 3: Si una acció A hagués estat convenient en una situació S, aleshores la regla «Si la situació actual és semblant a S, aleshores proveu A», pot ser-vos útil en el futur.

És efectiu quant al cost formar i utilitzar heurístiques que hagin estat útils en el passat. Aquesta és la justificació bàsica per a la utilitat de la memòria. Si arribem a la conclusió (després de mirar enrere) que una regla hauria pogut ésser útil en el passat, en aquest cas és probable que sigui útil en el futur.

En el que queda d'aquest treball, intentarem d'estendre aquest marc al terreny del disseny. Començarem considerant la naturalesa de l'heurística amb més detall.

5.1. El poder de les heurístiques individuals

Una situació és la descripció d'un problema o tasca: una llista d'objectius i la sèrie de restriccions, suposicions prèvies i qualsevol solució parcial ja existent que formen el context del problema. Perquè un cos d'heurística sigui efectiu per guiar l'acció, cada heurística cal que especifiqui aquelles situacions en què la seva/es acció/ons són especialment convenients o inconvenients. Podem veure una heurística com una senzilla regla de producció de la forma:

si (condició) aleshores (acció)

Si la condició és certa (o aproximadament certa) en una situació actual, aleshores l’acció pot ser la convenient per fer la prova. Aquestes regles poden ser analítiques o sintètiques. Per exemple, si la feina és dissenyar una biga capaç de suportar una determinada càrrega, l'heurística es considera sintètica. A l'inrevés, si l'objectiu és predir els requisits de l'energia calòrica d'un disseny proposat, l'heurística és considerada analítica. En ambdós casos, es poden fer servir una diversitat d'enfocaments, que van des d'experiències empíriques fins a sofisticats mètodes d'elements finits. De forma més general, també hi ha regles que són útils en situacions no tan ben definides; per exemple, quin tipus de sistema estructural s'ha d'utilitzar, donat el tipus d'edifici i les restriccions de cost; o l'avaluació de la distribució d'un edifici, donats els requisits de disseny i les característiques del lloc d'ubicació.

Cada heurística serà més o menys útil en una situació determinada. La utilitat d'una heurística és de zero en algunes situacions (on l'heurística no es considera rellevant, és a dir, la condició és falsa) i és més o menys positiva en d'altres (en què la condició és certa).³ Un problema es pot distingir de moltes maneres diferents (per exemple, l'abast del problema, el grau de dificultat, els recursos disponibles per a una solució, etc. —incloent el context de qualsevol solució parcial que pugui ja existir). Un problema determinat pot identificar-se amb una sèrie concreta de valors en cada una de les dimensions de la situació. Podem, ingènuament, classificar els problemes com a problemes fàcils i problemes difícils, o problemes d'estructures i problemes d'entorn, per exemple. De manera similar hi ha moltes formes de caracteritzar la utilitat d'una heurística (per exemple, la seva fiabilitat, els recursos necessaris per dur a terme l'acció, etc). Cada heurística tindrà un nivell determinat d'utilitat per a cada dimensió d'utilitat d'un problema concret. Per exemple, en una situació donada, una heurística concreta pot ser de ràpida aplicació però poc fiable. Noteu que encara que sembla haver-hi un encavalcament —la velocitat amb què es produeix una solució versus la velocitat amb què es produeix la solució, per exemple— aquestes dimensions són distintes. Les dimensions de situació caracteritzen el problema mentre que les dimensions d'utilitat caracteritzen l'heurística.⁴ Si hi ha n dimensions d'utilitat i m dimensions de situació, aleshores la utilitat d'una heurística en una dimensió d'utilitat concreta es pot representar per un punt en un espai dimensional n + m. Per a un problema determinat estarem situats en algun punt en cada un dels eixos de la situació situació_1-m i la utilitat d'una heurística en alguna mesura d'utilitat utilitat_i és donada per

utilitat_i = f_u (heurística, situació_1-m)

Per a qualsevol parell de dimensions d'utilitat i situació (utilitat_i, situació_j) i alguna assignació de valors a les restants dimensions de situació podem imaginar, plasmar gràficament la utilitat d'una heurística en la dimensió utilitat_i per a valors variables de situació_j. Per a n dimensions d'utilitat i m dimensions de tasques hi ha n x m corbes de poder per a cada heurística. Noteu que en molts casos això serà una funció constant. Per exemple, mentre que la fiabilitat d'una heurística es pot esperar que depengui de l'àmbit del problema o del grau de dificultat, és improbable que es vegi afectada pel temps disponible d'una solució.

La utilitat d'una heurística en una situació determinada és una funció, tant de la utilitat de la condició com de la utilitat de l'acció.

utilitat_i = f ’_u (utilitat_ic, utilitat_ia)
on

utilitat_ic = f_c(condició, situactó_1-m)

utilitat_ia = f_a (acció, situació_1-m)

Si, per exemple, tant la condició com l'acció d'una heurística tenen un cost associat en temps o recursos i una fiabilitat associada, aleshores el cost total d'utilitzar l'heurística serà el cost d'avaluar la condició (per saber si la situació és del tipus adequat) més el cost de realitzar l'acció, mentre que la fiabilitat global de l'heurística pot ser producte de la fiabilitat de la condició i la fiabilitat de l'acció. Una heurística, com per exemple «Si el problema és semblant a un que hem resolt prèviament, aleshores copieu o adapteu la solució prèvia», pot tenir gran utilitat (per exemple, un cost baix o una alta fiabilitat) per a problemes «típics». El cost global de l'heurística dependrà del cost de la recerca de la solució prèvia (la condició) i del cost de copiar o adaptar aquesta solució (l'acció). La fiabilitat de l'heurística serà alguna funció de la fiabilitat de la recerca (per exemple, el percentatge de solucions prèvies examinades o l'errada de no detectar diferències significatives entre la situació prèvia i el problema actual) i la fiabilitat d'adaptar la solució prèvia (per exemple, ¿es van traspassar detalls rellevants de la solució prèvia a la present?).

Estimar la utilitat d'una condició és, tot sovint, difícil. Mentre que pot ser possible determinar el cost d'avaluar una condició, tot sovint és molt més difícil estimar-ne la fiabilitat en seleccionar la sèrie de situacions preteses. Aquesta és essencialment la utilitat de la planificació, de determinar quant de temps o quants recursos cal que es destinin a decidir què és el següent que s'ha de fer —quant de temps s'ha d'invertir classificant la situació, o buscant aspectes en què la situació present és similar o diferent a d'altres trobades prèviament. La utilitat de planificar varia tant amb la dificultat del problema com amb el cost de l'acció proposada. Per a problemes trivials, la planificació pot ser sobretot una pèrdua de temps (gairebé qualsevol heurística resoldrà el problema). No obstant això, per als problemes complicats o en situacions en què hi ha molts problemes que interactuen, la planificació pot ser essencial per evitar perdre el temps. Estimar la utilitat anticipada d'una acció en una situació determinada moltes vegades també és difícil. L'estimació d'utilitat pot estar basada simplement en l'experiència subjectiva —quantes vegades l'acció ha tingut èxit en situacions similars en el passat— o pot ser alguna mesura del cost de realitzar l'acció en termes de temps o recursos. Si una acció ha tingut èxit amb freqüència en situacions similars en el passat, pot ser una bona heurística per provar en relació a la situació actual (depenent d'altres factors, com el temps necessari per realitzar l'acció davant del temps disponible per resoldre el problema). D'altra banda, si només té èxit ocasionalment, però en les ocasions en què sí que en té produeix una «bona» solució que és fàcil d'aplicar, pot valer la pena de provar-la.⁵

Podem intercanviar la utilitat de la capacitat de la condició i de l'acció d'arribar a un nivell determinat d'utilitat, per l'heurística, de manera global. Per exemple, en resoldre problemes d'estructures, les dues heurístiques «Feu servir sempre mètodes d'elements finits» i«Identifiqueu aquelles situacions en què es poden utilitzar mètodes analítics més senzills», poden produir una solució igualment «bona» en el mateix espai de temps. Així i tot, en general una bona heurística és aquella en què hi ha un bon nivell d'encavalcament entre les situacions en què la condició té gran utilitat i aquelles en què l'acció és la que en té. Si les dues sèries només s'encavalquen parcialment, l'heurística resultant pot ser poc de fiar —en algunes situacions tindrà èxit mentre que en altres serà un fracàs (per exemple, trigarà o produirà la resposta «equivocada»). Si els dos grups de situacions són inconnexos l'heurística resultant tindrà una utilitat baixa o nul·la, àdhuc fins i tot si la condició i l'acció en si mateixes tenen èxit. Atès que el cost de l'acció proposada en temps o recursos augmenta, val la pena invertir més estona decidint quin enfocament cal adoptar.⁶ Els mètodes d'elements finits són aplicables a la majoria de problemes estructurals de disseny, però són efectius quant al cost només en aquelles situacions en què no es disposa de mètodes més senzills i sovint es considera amb molta cura si un problema requereix o no aquests mètodes.

5.2. L'espai de l'heurística

En realitat, és clar, un dissenyador emprarà una àmplia gamma d'heurístiques per solucionar un problema determinat. En general, una sèrie o conjunt d'heurístiques tindrà una utilitat més gran que qualsevol dels seus components considerats aïlladament. Les diferents heurístiques són aplicables en diferents situacions i la utilització de diverses heurístiques de forma combinada pot ser més efectiva que usar-ne una de sola, per exemple, si la condició d'una d'aquestes s'equipara amb la condició d'una altra. No obstant això, la utilitat global d'un conjunt d'heurístiques no és simplement la suma de les utilitats de les heurístiques individuals. De vegades les interaccions entre heurístiques són molt fortes i la independència és l'excepció més que la regla. Moltes vegades dues heurístiques seran dos mètodes diferents d'aconseguir el mateix resultat i la utilitat global del conjunt no augmenta gaire essent-hi ambdues presents.⁷ Mentre que les heurístiques de vegades interactuen sinergèticament, a voltes es dóna el fet que hi ha diverses sèries d'heurístiques internament consistents però mútuament inconsistents dintre del conjunt global. Utilitzar les heurístiques de tan sols un d'aquests conjunts produirà una solució consistent al problema, però l'ús desestructurat d'heurístiques de diferents grups fa inconsistències en la solució. Aquestes interaccions són freqüents en àmbits com el del disseny, on l'intent d'aconseguir un requisit o característica concreta, moltes vegades genera problemes en un altre lloc. Simon (1973) argumenta que les bones heurístiques són aquelles que minimitzen aquestes interaccions, i que forma part de l'aprenentatge d'un dissenyador aprendre quins enfocaments a la resolució d'un problema són mútuament consistents.

La utilització d'una heurística en particular en una situació determinada limita quines altres heurístiques poden emprar-se en la nova situació resultant. Com en una partida d'escacs, qualsevol moviment concret en una situació determinada condiciona i limita els moviments posteriors. En teoria, en una situació determinada hi ha un millor moviment possible, que es pot trobar per l'enumeració exhaustiva de tots els possibles moviments i contramoviments a partir de la posició actual. De forma similar, en qualsevol situació de disseny donada, podem imaginar, computar la «utilitat global» d'una heurística, de manera que l'heurística amb la utilitat global més elevada en última instància porti a la millor solució global que es pugui aconseguir en la situació present. Noteu que en aquest cas la paraula «millor» significa millor en totes les dimensions d'utilitat (sospesada amb relació a la importància de cada dimensió d'utilitat) tal i com aquestes apareixen en el context del disseny finalitzat, és a dir, modificat per la creixent comprensió que té el dissenyador del que és possible i les implicacions de les diverses alternatives. Òbviament, computar aquesta utilitat global és impossible —significaria l'enumeració exhaustiva de tots els dissenys possibles en la situació present (és a dir, tornar enrere sobre el que ja està fet i abandonar la solució parcial present)— i requeriria un espai ben definit de dissenys possibles. Cada decisió de disseny individual s'ha de fer en el context del problema global. Aquest context inclou tant l'especificació del problema i la resta de la solució de disseny —tant les resolucions preses fins ara com les que es prendran en el futur, ja que la decisió ha de satisfer no tan sols els objectius actuals, sinó que els ha de continuar satisfent en el context de la solució final quan s'hagin pres totes les decisions restants. No tan sols està indefinida la sèrie de decisions futures, sinó que la part que està definida, la definició del problema actual, canviarà en el decurs del disseny a mesura que sigui modificada per la creixent comprensió que adquireix el dissenyador de les implicacions de la situació actual. Com en els programes d'escacs, els dissenyadors han de treballar amb la informació essencialment local i qualsevol estimació de la utilitat d'una acció està típicament limitada a les conseqüències immediates de l'acció.

De manera més general, l'estructura subjacent de l'espai de l'heurística —el nombre i tipus d'heurístiques i els conceptes que relacionen— depèn de com l'espai dels conceptes és conceptualitzat per convertir-se en problemes. Podem associar amb cada heurística un o més àmbits, o «sèries de problemes», on l'heurística té utilitat zero o nul·la, on l'«àmbit» es defineix com una gamma de valors per les dimensions de matèria o tema, complexitat, temps disponible per a la solució, etc, que juntes engloben una regió de l'espai del problema. La sèrie de situacions (definides com la gamma de valors per a cada dimensió de la situació) per què una heurística adquireix algun nivell d'utilitat en cada dimensió d'utilitat és donada per

Situació_1-m = f_d (heurística, utilitat_1-n)

Contràriament, la sèrie d'heurístiques apropiades per a un problema donat o una sèrie de problemes (és a dir, per a un domini) és donada per

heurística = f_h (utilitat_1-m, situació_1-m)

Per resoldre un problema determinat és necessari trobar una heurística que tingui un comportament satisfactori en tots els eixos d'utilitat rellevants. En altres paraules, donat un mínim nivell de rendiment per a cada dimensió d'utilitat i la posició del problema en cada una de les dimensions de la situació, la sèrie d'heurístiques rellevants per a aquest problema es troba dintre de l'hipervolum definit pels paràmetres de situació/utilitat.

La sèrie d'heurístiques associades amb cada àmbit pot considerar-se, en cert sentit, rellevant al conjunt de problemes que constitueixen l'àmbit (i tots els seus subconjunts) en què té utilitat nul·la o zero per a aquesta sèrie de problemes. Els àmbits no divideixen l'espai de conceptes —en certa manera tot està vinculat a tot. Més aviat es tracta, sobretot, de mecanismes conceptuals per estructurar la nostra forma de considerar el problema. Per exemple, és improbable que en general es requereixi una consideració detallada del tipus de finestra en un plànol de distribució general, encara que es pot fer. Lenat (1982) argumenta que una de les tasques més importants quan s'intenta de dominar qualsevol àmbit és aprendre el nivell o nivells adequats en què es pot formular i aplicar el coneixement heurístic. Si les heurístiques són molt petites el seu àmbit d'aplicació es torna massa estret perquè valgui la pena que siguin recordades amb relació a la gamma de problemes associats amb aquest àmbit. Deixen de ser parts significatives de coneixement i tenen el risc d'incloure moltes interaccions disperses o vagues.

Un problema com, per exemple, «el disseny d'esbossos» o «el disseny d'un sistema estructural», es pot veure com el nom metanivell d'una sèrie de conceptes, el nivell dels quals és l'objecte. Els atributs del problema, com el nivell de dificultat, etc., són de fet atributs d'aquesta sèrie de conceptes.⁸ El problema, per exemple, de «dissenyar un sistema estructural» o, de manera general, de «disseny estructural», es pot veure com el problema de trobar alguna relació entre una estructura i un seguit d'elements que comprenguin aquesta estructura; on l’«estructura» i els «elements» són variables que s'estenen sobre possibles estructures i elements respectivament, és a dir, sobre subgrups del conjunt de conceptes estructurals. La tasca de «resoldre un problema» es converteix en la de relacionar una sèrie de conceptes diana amb una sèrie encara no especificada d'hipòtesis. Mentre que el grup de possibles hipòtesis no forma part de la descripció del problema actual, la sèrie de conceptes possibles o candidats a partir de què es construeixen les hipòtesis es coneix en cert sentit a través de l'experiència de problemes similars. És aquesta sèrie de conceptes rellevants la que forma «l'àrea» o àmbit del problema i la que una heurística intenta estructurar dividint-la en la (sub)sèrie dels conceptes que formaran part de la solució actual i la d'aquells que no. L'heurística es pot veure com l'estructuració de relacions entre grups de conceptes (entre sèries de «tots» i «parts» o «causes» i «efectes»), i per tant l'heurística —vista com a relacions de metanivell tals com més-general-que o més-poderós-que— estan en gran part determinades per la resultant divisió de l'espai de conceptes en problemes. Un corol·lari d'això és que la forma de veure els problemes determina en gran part la forma en què seran resolts.

5.3. L'espai de les situacions

Les diferents heurístiques tindran diferents utilitats en una situació determinada. Si una heurística té menor utilitat que una altra en totes les mesures d'utilitat i en totes les situacions, aleshores direm que la primera heurística està dominada per la segona. Una sèrie així és clarament dependent del context. Sempre s'estan descobrint nous enfocaments que són (o es creu que són) millors en algun sentit respecte d'aquells que reemplacen. No obstant això, de qualsevol conjunt d'heurístiques determinat (que representa alguna comprensió del món o del nivell d'habilitat per a la resolució del problema) és possible extreure'n el subgrup dominant. Aquestes heurístiques poden considerar-se «les millors de què es disposa». Això és clarament una idealització, però no té cap connotació i simplifica la presentació.

Dintre d'una correlació així d'heurístiques no dominants hi ha un intercanvi o barata entre generalitat i poder. Un augment de la utilitat en qualsevol de les dimensions d'utilitat donades (per exemple, una amb més possibilitats d'èxit) només pot aconseguir-se utilitzant una heurística que tingui una utilitat inferior en alguna altra dimensió (per exemple, és més cara) o que sigui aplicable a una gamma menys àmplia de problemes o ambdues coses. Allò que sembla potent o eficient en un context general resulta menys notable en comparació amb heurístiques d'un abast similar. Una heurística més general aplicable a una gamma més àmplia de problemes generalment té una utilitat inferior per a qualsevol problema concret, mentre que les heurístiques més específiques amb major utilitat estan limitades a una gamma més reduïda de problemes.⁹ El que s'ha dit fins aquí s'ha extret de l'experiència quotidiana —no estratègies totpoderoses de resolució de problemes que siguin aplicables en totes les situacions o a tots els problemes. Si considerem l'abast d'una heurística, el seu àmbit, aleshores la seva utilitat global —definida com la integral múltiple de totes les corbes de potència de l'heurística— està limitada i depèn de la importància relativa de (o més exactament, de l'intercanvi o barata entre) cada un dels eixos d'utilitat en el context del problema/solució actual. La utilitat total d'una heurística, u_t, és donada per

n
u_i= ∑u_i w_i
i = 1

on u_i, és la utilitat en la mesura d'utilitat i i w_i, és el pes o importància relativa de la mesura d'utilitat en el context actual. El fet que un guany o una pèrdua en una dimensió d'utilitat concreta representi un augment en la utilitat total depèn de les seves implicacions per a altres dimensions. Per exemple, per a una solució molt bona, el cost pot ser menys important.¹⁰

Lenat (1982) argumenta que en qualsevol situació cal que s'apliqui primer l'heurística més forta que estigui a la nostra disposició i només hem de recórrer a aquelles amb menor utilitat si fallen les temptatives inicials de resoldre el problema. És clar que és improbable que sapiguem la força d'una heurística de manera

precisa per a cada situació possible. És més probable que tinguem algun coneixement de la força o potència mitjana de cada heurística i que ho utilitzem per endevinar com serà d'útil cadascuna en la situació actual. Si assumim que totes les heurísriques són no dominades, això correspon a intentar primer l'heurística més específica i així successivament.

Encara més important, la barata o intercanvi entre la generalitat i el poder significa que per a una determinada sèrie d'heurístiques hi ha problemes que no es poden resoldre fent-les servir. Que això és així, és fàcil de demostrar senzillament seleccionant un problema que sigui suficientment difícil amb relació a l'àmbit d'aquestes heurístiques. L'existència dels esmentats problemes no necessàriament presenta dificultats per a un model de disseny basat en heurístiques, sempre que la majoria de problemes de disseny puguin resoldre's utilitzant les heurístiques disponibles. Al cap i a la fi això és d'esperar; les heurístiques deriven de l'experiència amb problemes trobats prèviament. No obstant això, argumentarem que molts dels problemes de disseny, tot i que no la majoria, no es poden resoldre utilitzant les heurístiques disponibles. Aquesta conclusió aparentment paradoxal —que la majoria de problemes de disseny no poden resoldre's emprant el coneixement existent sobre disseny— és conseqüència de l'argument generalitat versus poder.

Hi ha una infinitat de problemes de disseny associats amb un àmbit determinat que difereixen o bé en una o més de les dimensions de situació o bé en la mínima utilitat requerida en qualsevol dimensió d'utilitat donada o bé en la relativa importància que el dissenyador concedeix a aquestes utilitats. Podem imaginar que una heurística típica serà capaç de resoldre un percentatge no trivial dels problemes associats amb el seu àmbit, si és que val la pena recordar-la per començar. No obstant això, mentre que la sèrie d'heurístiques que s'associen amb un àmbit poden típicament tenir èxit a l'hora de resoldre molts dels problemes que es donen dintre d'aquest àmbit, cada decisió de disseny cal que es prengui en el context del problema de disseny global. La interacció entre criteris, que ja hem dit que és una característica que defineix els problemes de disseny, significa que, en general, l'àmbit efectiu d'una heurística és el problema de disseny global, i aquest pot variar de moltes més maneres que l'àmbit putatiu de l'heurística. Per exemple, la gamma de dimensions de situació es pot estendre per incloure «problemes en què l'heurística 101 ja ha estat emprada» o mesures d'utilitat que normalment cauen fora de l'àmbit del subproblema com a «utilitat adequada en la dimensió d'utilitat u_x (en un problema en què l'heurística 101 ja ha estat emprada)». Això no implica que la utilitat total de cada heurística s'hagi d'augmentar d'alguna manera. En molts problemes, tot i que no en tots, el fet d'assolir una utilitat adequada en la dimensió d'utilitat u_x serà irrellevant per resoldre problemes en l'àmbit concret. Més aviat hi ha moltes altres formes en què la utilitat total d'una heurística pot distribuir-se dins de l'espai situació/utilitat. Cada distribució única requereix una heurística única.¹¹ Una heurística capaç de produir la solució «correcta» en totes aquestes situacions haurà de tenir una elevada utilitat en totes les dimensions de situació rellevants, però això és impossible perquè la utilitat total d'una heurística és limitada. Té utilitat significativa només perquè està especialitzada en una petita gamma de problemes. Si això és així, la pregunta que sorgeix és: atès que la utilitat total d'una heurística és limitada, ¿quantes heurístiques necessitaríem per estar segurs de poder reunir-ne una sèrie consistent que resolgui el problema?

La utilitat total associada amb una heurística pot estar distribuïda de moltes maneres diferents. Per exemple, algunes heurístiques poden ser molt bones per a una petita gamma de problemes, mentre que d'altres són de menor utilitat però resulten apropiades en una gamma més àmplia de situacions. Si assumim que una heurística ha de tenir algun nivell d'utilitat no trivial en alguna dimensió d'utilitat per poder-se utilitzar com a solució a un problema, aleshores el nombre d'heurístiques que es requereixen per resoldre la gamma de problemes que conceptualment es produeixen «dintre» d'un àmbit determinat serà típicament bastant gran. Per exemple, si la utilitat total d'heurístiques no dominades tendeix a una constant, aleshores, per a un nivell determinat d'utilitat relatiu a algun àmbit, el nombre d'heurístiques que es requereix per cobrir completament l'espai del problema estarà en funció del poder del nivell d'utilitat requerit: doblegant la utilitat requerida al llarg d'un dels eixos augmenta el nombre d'heurístiques per un factor de dos; doblant la utilitat requerida en totes les dimensions d'utilitat augmenta el nombre d'heurístiques requerides per un factor de 2ⁿ, etc.¹² Com que la situació pot variar de moltes maneres (és a dir, la sèrie de problemes típics és gran) i el volum d'una heurística és limitat, sembla improbable que en totes les fases del procés de disseny hi hagi d'haver una heurística apropiada. Noteu que aquest argument és aplicable a tots els nivells d'abstracció, des de la distribució fins al disseny de detalls, si considerem el poder d'una heurística amb relació al seu àmbit.

Com més interdependents són els criteris, més gran és el nombre d'heurístiques que es necessiten per resoldre un problema determinat. Àdhuc si assumim, com sembla probable, que els problemes que estan distribuïts de forma uniforme al llarg dels eixos d'utilitat i situació, el nombre de problemes possibles continua sent molt gran. Necessitarem per tant un nombre corresponent d'heurístiques per estar segurs de resoldre un problema típic de disseny seleccionat a l'atzar dintre d'un àmbit qualsevol. Deixant de banda el problema de recordar simplement aquesta sèrie d'heurístiques (per a cada àmbit) continuem tenint la dificultat d'explicar com pot sorgir una sèrie així. Si les heurístiques deriven de l'experiència amb una gamma de problemes, el coneixement d'aquesta sèrie semblarà que impliqui l'experiència de tots els problemes possibles. Si, com sembla probable, això és impossible, ens veiem obligats a concloure que mai podem tenir regles suficients per resoldre un problema determinat.¹³

Si no es pot trobar una heurística adequada els criteris són considerats inconsistents, és a dir, no existeix una solució dins de l'espai de solució definit per les heurístiques. Això passa quan no es troba una forma d'aconseguir un requisit concret o un seguit de requisits dintre de la restricció imposada per la resta del context de la solució. Això pot ser perquè mentre que les heurístiques disponibles són aptes per assolir els seus objectius immediats, les solucions «locals» tenen conseqüències inacceptables a altres parts (poden trobar-se solucions per a cada un dels subproblemes considerats aïlladament, però aquestes solucions parcials són mútuament inconsistents); o perquè no es pot trobar la forma d'assolir un objectiu àdhuc en absència d'altres restriccions (el problema cau fora de l'àmbit de qualsevol heurística coneguda). Aquests conflictes són comuns en disseny i, de fet, hem destacat que una de les característiques dels problemes de disseny és l'existència de conflictes entre criteris (Logan & Smithers, 1989). En una situació així el dissenyador ha de modificar el problema, és a dir, afluixar una o més de les restriccions fins que la solució actual assoleixi els requisits de disseny revisats, o modificar els mitjans disponibles per resoldre el problema modificant una heurística existent o creant-ne una de nova. (En moltes situacions, per obtenir una solució consistent caldrà modificar tant la descripció dels requisits com les estratègies disponibles per a la resolució del problema.) Quan comencem a resoldre un problema sovint els criteris són inconsistents. En acabar, la solució i els criteris són consistents perquè hem relaxat els criteris o perquè hem trobat una nova forma de resoldre el problema que satisfà els objectius. Els problemes que es copsaven com a inconsistents o contradictoris deixen de ser-ho.

6. Formació heurística i aprenentatge en el disseny

Els resultats descrits en la secció anterior, és a dir, la necessitat d'heurístiques específiques per a cada àmbit i l'existència de problemes que no es poden resoldre utilitzant una sèrie determinada d'heurístiques, són ambdós conseqüència de l'argument de generalitat versus poder.¹⁴ Això no obstant, els problemes se solucionen i existeix una considerable evidència (provinent de ia psicologia cognitiva i de la investigació de disseny) que els dissenyadors, en efecte, utilitzen alguna forma de pre-estructures o relacions per estructurar i resoldre els seus problemes. En un intent d'explicar aquesta paradoxa, presentem una visió alternativa del desenvolupament i la utilització de pre-estructures en disseny, que acomoda aquestes observacions i resultats teòrics a la vegada que aclareix el paper crític del procés d'aprenentatge en el disseny.

Els problemes de disseny són únics per definició. Hem argumentat que és improbable, donat el gran nombre de criteris que componen la definició d'un problema de disseny, que un problema determinat sigui idèntic a un problema resolt prèviament. No obstant això, en general el dissenyador haurà resolt problemes similars en el passat i utilitzarà aquesta experiència de guia per resoldre el problema actual. Proposem la hipòtesi que existeix un grup d'heurístiques «bàsiques» o centrals associades amb cada àmbit que han demostrat ser útils en el passat i que val la pena recordar, i que aquestes heurístiques bàsiques estan adaptades (en major o menor grau) al problema actual que ens ocupa. Per a cada àmbit de problemes, com el disseny de distribució, el disseny estructural, la selecció de materials, el disseny de detalls, etc., sigui quin sigui el seu niveü d'abstracció hi ha una sèrie de regles sabudes, exemples típics i relacions que proporcionen una base heurística més o menys potent en aquest àmbit i que estan adaptades als detalls de qualsevol problema concret.

La sèrie d'heurístiques constantment està sent adaptada a problemes i situacions noves i les heurístiques bàsiques es refinen contínuament a través de l'experiència agafada en situacions noves. Per exemple, les estratègies i relacions normalment utilitzades en el disseny d'un sistema estructural seran diferents de les emprades per determinar la disposició d'elements en un sistema concret, però en el cas de les regles s'han de modificar per acomodar els detalls dels problemes concrets que s'han de resoldre.¹⁵ Sembla necessari quelcom així per explicar l'ús de l'experiència prèvia per resoldre problemes completament nous (a diferència de simplement copiar solucions velles) i, de fet, per explicar com és possible el disseny i la resolució de problemes en general (Petrie, 1979). Que sigui més útil considerar la nova generació d'heurístiques com la definició d'un nou (sub)àmbit o com l'adaptació d'una heurística ja existent, és una qüestió interessant. Aquesta última via ha estat adoptada aquí per destacar la distinció entre operacions sobre àmbits (raonament per analogia) i operacions dintre d'àmbits (adaptació d'heurístiques existents). Hem argumentat en un altre lloc (Logan, 1987) que les dues operacions poden considerar-se formes de raonament per analogia realitzades a diferents nivells.

En la seva versió més senzilla, es pot considerar que allò que és bàsic és simplement la representació de tot el coneixement que el dissenyador té d'un tipus concret de problemes. De forma més general, el bàsic representa algun compromís entre el nombre d'heurístiques necessari per cobrir adequadament un àmbit (i la despesa associada de recordar i buscar alguna heurística particular) i l'esforç que suposa adaptar un petit nombre de regles generals a una àmplia varietat de situacions (o reinventar la roda). També proposem la hipòtesi que aquestes especialitzacions, o més generalment «adaptacions» d'heurístiques existents, són necessàries en tots els sistemes d'heurístiques dirigides cap a un objectiu i que el desenvolupament d'aquestes heurístiques específiques de problemes és la motivació per a l'anàlisi fins a la síntesi, i és subjacent al procés d'entendre l'estructura d'un problema de disseny identificat anteriorment com a eix central del procés de disseny.¹⁶

La definició d'un problema de disseny es pot veure com un punt en l'espai dimensional n x m —és a dir, com l'especificació d'una heurística que assolirà un determinat nivell de «rendiment» en una situació concreta (típicament una heurística que té probabilitats raonables de proporcionar la resposta «correcta» al problema actual). El procés d'adaptar una heurística existent es pot veure gràficament com el moviment cap a l'esquerra o la dreta de la seva funció característica per assolir el punt àlgid en una situació diferent.¹⁷Aquest procés d'adaptació es pot veure com una extensió natural de la «suposició central de la teoria d'heurístiques» presentada a la secció anterior: és a dir, si una heurística H fou (o podia haver estat) útil en la situació S, aleshores és probable que heurístiques similars a H siguin útils en heurístiques similars a S.

Diversos autors (Hillier & Leaman, 1974; Steadman, 1979) han argumentat que existeixen estereotips culturals o «plantilles» que formen la base de solucions de disseny de forma que es podria considerar anàloga a les heurístiques bàsiques discutides anteriorment. Hillier i Leaman (1974; 1976) han caracteritzat aquest procés com un d'elaboració i modificació d'estereotips culturals o «plantilles». Segons ells, el dissenyador està situat en

un univers molt ben connectat, en què les connexions són aquells àmbits no similars que s'han de relacionar en el disseny: activitat i espai, psicologia i clima, etc.

Aquestes estructures estan immerses en el llenguatge que el dissenyador utilitza i en el joc d'instrumental —les tecnologies o kits de parts i solucions de disseny típiques a què fan referència els seus sistemes de representació (Hillier & Leaman, 1974). Àdhuc el fet d'anomenar un problema arquitectònic —diguem «dissenyar una escola»— implica tota una gamma de solucions que seran més o menys immediatament activades per les pre-estructures del dissenyador. Aquestes estructures formen una tipologia en evolució de solucions estàndard a problemes recorrents de disseny, modificada per l'experiència del dissenyador, la seva ideologia i l'entorn físic, social i cultural que formen el context del disseny. Des d'aquest punt de vista, el disseny és el procés de descobrir

la transformació apropiada o el «desplegament» de pre-estructures en relació a les restriccions imposades per l'entorn del problema (Hillier & Leaman, 1974).

Tant la transmissió com la transformació de pre-estructures formen un procés d'elaboració i descobriment subjacent a la formació activa de relacions dins del qual cada solució pot esdevenir única.

De manera semblant, Schön (1988) argumenta que els dissenyadors fan ús de «regles de disseny» per «raonar els seus moviments, extreure conseqüències de possibles moviments [i] prendre i avaluar decisions de disseny». Les regles deriven de tipus. Els tipus funcionen com a idees principals que generen seqüències d'experiments de disseny que inclouen «cadenes de raonament, consideració de possibles moviments, detecció de conseqüències, implicacions i opcions». Serveixen de guia per a la selecció de regles, proporcionen la informació necessària per a la seva aplicació i formen la base per desxifrar-les i corregir-les. Les regles són vistes com una cosa eventual i contextual; se sostenen de forma temptativa i estan subjectes a excepcions i modificació crítica. Això no obstant, Schön argumenta que tot i que els dissenyadors comparteixen moltes regles, els diferents dissenyadors també fan servir diferents regles. Mentre que algunes poden ser comunes a molts dissenyadors (i poden determinar la forma que pot prendre el desenvolupament individual), aquests també desenvolupen moltes estratègies individuals per resoldre problemes com a resultat de la seva educació, experiència professional, etc.

En tots aquests punts de vista el disseny es considera com la modificació o refinament dels codis generals dels dissenyadors i de les relacions dintre del context del problema actual. De manera més general, podem veure el problema del disseny com el fet d'aprendre a desenvolupar aquestes pre-estructures bàsiques per resoldre un problema concret. És més, com ja hem dit abans, el desenvolupament d'aquesta comprensió de l'estructura del problema és l'objectiu del procés que hem anomenat «anàlisi-per-mitjà-de-la-síntesi»

7. Inducció i formació de regles

En aquesta secció intentarem desenvolupar un model del procés d'aprenentatge descrit anteriorment dins del marc model de disseny perfilat en seccions prèvies. En concret intentarem clarificar el paper de la inducció en la formació de relacions entre criteris i la seva relació amb el procés de formació de teories. En fer-ho intentarem mostrar que quan es tanca el cicle d'abducció, deducció i inducció, el model proposat per March (1976) es pot veure com un model simple del procés de disseny (o més concretament, el procés d'anàlisi-per-mitjà-de-la-síntesi), i per tant, del desenvolupament de les pre-estructures o estratègies de solució del dissenyador.

EI model de March es basa en la tasca del filòsof americà C. S. Pierce. Pierce agafa el següent sil·logisme aristotèlic:

x és y; y és z; per tant, x és z

com a tipificador del raonament deductiu o analític; l'aplicació d'una regla general (y és z) a un cas particular (x és y) per obtenir un resultat lògicament determinat (x és z). El sil·logisme deductiu està basat en el concepte de certesa necessària; és a dir, que els fets presentats en les premisses no poden sota cap circumstància imaginable ser certs sense que s'hi vegi involucrada la certesa de les conclusions. De manera més senzilla, la deducció es pot considerar la inferència d'un resultat a partir d'un cas i una regla. Això no obstant, Pierce argumenta que el raonament, inductiu o sintètic, sent més que l'aplicació d'una regla general a un cas particular, mai es pot reduir a aquesta forma i després passa a desenvolupar dues formes de raonament que ell anomena abducció i inducció. Cap d'aquestes formes d'inferència és lògicament determinada. L'abducció reflecteix la suposició del qui raona que existeix un cert fenomen que explica les seves observacions, atès que es basa en una determinada teoria. L'abducció és la inferència d'un cas a partir d'una regla i un resultat. La inducció reflecteix la recerca del qui raona d'una llei que expliqui les regularitats entre els fenòmens i és responsable d'engendrar nous hàbits de pensament. La inducció és la inferència d'una regla a partir d'un cas i un resultat.

March relaciona les tres formes de pensament proposades per Pierce amb el context del disseny en termes dels seus resultats:

1. La creació d'un cas o «composició», que s'aconsegueix amb el raonament abductiu.

2. La predicció de resultats o una «descomposició» que inclogui les característiques del disseny, que emergeixen d'una anàlisi de la composició global, aconseguida amb la deducció.

3. La derivació de regles o «suposicions», una idea, una teoria o, en la seva utilització moderna, el model, el tipus aconseguit a través de la inducció.

March argumenta que el dissenyador fa servir la seva experiència prèvia i el coneixement del tipus de solució en un intent de produir una solució que doni satisfacció als criteris del problema. Un disseny especulatiu d'aquesta índole no es pot determinar lògicament perquè la forma de raonar utilitzada és essencialment abductiva. Només es pot inferir condicionalment a partir del nostre estat de coneixement i de l'evidència disponible. La inferència deductiva és aleshores utilitzada per predir mesures de rendiment esperat a través de l'aplicació d'altres models i teories a una proposta concreta de disseny. A mesura que el disseny progressa s'afegeixen noves relacions i criteris que poden augmentar críticament el conjunt original de la fase abductiva prèvia. A la fase inductiva el disseny i les seves característiques previstes són emprades per inferir noves generalitzacions i suposicions. Les regles generals són refinades en el context de la solució de disseny actual a mesura que la inducció critica la hipòtesi original de la fase abductiva i proporciona més eines de discriminació per a la fase següent del cicle. En fer-ho, realitza una avaluació.

En si, un disseny, o la sèrie de característiques pertinents per què es percep, no té cap valor. Assumeix un valor relatiu a través de la comparació amb altres dissenys, tant existents com imaginats, així com amb l'entorn en general. De fet, l'avaluació dóna per fet que les suposicions sobre valor, preferència i desitjabilitat poden inferir-se. Aquestes suposicions són les que formen la base de la fase abductiva del disseny. És a dir, que els models necessaris per produir alternatives de disseny estan carregats de valor (March, 1976).

March caracteritza això com un procés iteratiu en què hi ha constants refinaments i redefinicions de característiques, disseny, i suposicions a mesura que evoluciona la solució. El model és vist com

la representació d'un procés d'aprenentatge crític, ja que les afirmacions inferides en fases posteriors es poden utilitzar en fases més primerenques i així estimular altres camins d'exploració (March, 1976).

No obstant això, donat el gran nombre de criteris que formen la definició del problema, és improbable que el problema actual sigui exactament similar en tots els aspectes a qualsevol dels problemes resolts prèviament i que formen la base de les pre-estructures del dissenyador. De fet, pot argumentar-se que les regles són inherentment poc clares a l'hora de definir una relació entre dos grups de conceptes a un nivell d'abstracció que sigui més elevat que el dels casos individuals o el de resultats subsumits per la regla. Sembla, doncs, poc probable que en el nivell de l'aplicació (a diferència del nivell de definició) qualsevol regla «vesteixi» de forma perfecta una sèrie de criteris concrets, atès que els conceptes implicats en la definició de regles poden veure's com a etiquetes de sèries poc clares definides per una funció de pertinença.¹⁸ Els mitjans per resoldre el problema no existeixen i cal que siguin creats. A continuació considerarem aquest procés amb més detall.

7.1. Aprenentatge i analogia

En cert sentit tot raonament pot considerar-se, de forma simple, raonament per analogia o raonament a partir de casos similars.¹⁹ En realitat, ambdues situacions i les relacions entre elles són inherentment poc clares. Cap de les dues pot ser completament caracteritzada i les nostres inferències de cada dia han de dependre de les diverses relacions de similitud entre la situació actual i l'experiència prèvia que utilitzem com a justificació de les nostres conclusions. Estem contínuament adoptant regles existents de l'àmbit d'interès (o qualsevol altre àmbit que sigui considerat rellevant) a la situació actual. És aquesta adaptació la que proposarem que es vegi com una forma d'aprenentatge.

El dissenyador comença per assumir que una regla que va funcionar en una situació similar, o una regla similar a aquesta, també funcionarà en la situació actual. (Això és, de fet, una versió revisada de la «suposició central» subjacent a la «teoria d'heurístiques de segon ordre» de Lenat: que «en un món complex, ple de coneixements i no-del-tot-comprès, amb freqüència és útil comportar-se com si la conveniència [acció, situació] fos contínua i invariable en el temps».) Per descomptat, aquest enfocament és improbable que doni una resposta completament satisfactòria, però proporciona un punt de partida per a l'exploració de les implicacions d'una solució particular en termes de les relacions entre criteris.²⁰ Les subsegüents modificacions aconsegueixen que la relació s'acosti al problema actual. Cap relació pot caracteritzar-se en termes absoluts com a «bàsica» o «específica» d'un problema. Tant les solucions genèriques com les solucions a problemes resolts prèviament hauran, en general, de ser adaptades al context del problema actual. Més aviat, el procés és recursiu. Implica una sèrie successiva d'aproximacions a la relació que es requereix.²¹ Des d'aquest punt de vista, l'aprenentatge per descobriment pot considerar-se el refinament d'una analogia d'aquest tipus; el descobriment dels errors i omissions en el model inicial i fins a quin punt l'estructura del nou àmbit s'assembla realment a l'estructura de l'àmbit que va proporcionar l'analogia inicial.

Per simplificar l'exposició, assumirem que s'ha trobat o generat alguna regla apropiada, és a dir, començarem suposant que s'ha trobat una regla que va bé amb el resultat (abducció) o cas (deducció) actual, i limitarem la nostra atenció a l'adaptació o el refinament d'una regla en una situació determinada. Els casos més generals requereixen un tractament més detallat per analogia. L'aprenentatge dins d'un àmbit pot veure's com un cas particular d'adaptació o refinament d'analogies o estimacions on ja existeix una àmplia col·lecció de relacions similars, que difereixen tan sols lleugerament de la situació actual (per exemple, que són vàlides per a gammes lleugerament distintes de criteris de problemes), per servir com a base a les nostres conjectures.²²

7.2. Mantenir la consistència en el model del problema

En aquesta forma de veure l'aprenentatge com un refinament successiu hi ha implícita la idea d'algun tipus de control, independent de l'èxit o no d'una regla proposada. Necessitem alguna forma no tautològica de valorar com de bé un cas (i per tant una regla) assoleix el seu objectiu o, a la inversa, com de bé una regla prediu un resultat (conegut) a partir d'un cas determinat. Si hi ha només una única relació que vinculi dos grups de conceptes no tenim cap mitjà independent per valorar el resultat de l'aplicació de la regla. En qualsevol situació concreta, els casos i els resultats que es deriven de la utilització de la regla són, en cert sentit, correctes per definició. De manera més general, una relació així és difícil de modificar o adaptar a una situació particular ja que no existeixen mitjans per determinar si una sèrie de modificacions convergeix a la relació desitjada. A la pràctica les regles acostumen a formar part d'un sistema de relacions interdependents que juntes componen el cos de coneixements associats a un àmbit. Les diferents regles expressen distintes conceptualitzacions de les relacions dins d'un àmbit. Algunes relacions s'especialitzaran per generar hipòtesis, mentre que es pretendrà que d'altres s'utilitzin analíticament. Cada regla individual tindrà una sèrie concreta d'atributs que determinen el seu abast, fiabilitat, precisió, velocitat, etc. i està vinculada a d'altres regles amb atributs diferents (més precisa però més lenta, etc).

Així el rendiment de qualsevol relació individual pot determinar-se utilitzant alguna altra relació de l'àmbit que, de certa manera, es considera més fiable o apropiat en la situació actual. Per exemple, els models analítics (deductius) existents es poden fer servir per comprovar el rendiment d'una heurística inferint les conseqüències d'una hipòtesi de solució proposada. De forma similar, les avaluacions inicials basades en simples regles rutinàries es poden comprovar fent ús de relacions més detallades (i més precises) a mesura que es disposi de més dades. A l'inrevés, els models abductius existents (en forma d'exemples o parelles de cas-resultat) poden utilitzar-se per avaluar el rendiment d'un model proposat (deductiu) de simulació comparant el resultat predit amb els valors registrats prèviament. En general, la utilitat o rendiment d'una regla i la confiança que li tinguem (o més exactament, que tinguem en els resultats obtinguts en fer-la servir en una situació determinada) serà una funció complexa del propòsit de la regla, de l'experiència prèvia en l'àmbit, de les dades disponibles, del temps que tinguem per utilitzar-la, etc.

A l'apartat següent modelarem unes heurístiques com a condicionals de la forma

A₁, . . . , A_n ← B₁, . . . , B_m

on A₁,. . . , A_n són la/les condició/ons i B₁,. . ., B_m són la/les acció/ons. Aquest enfocament té l'avantatge de preservar la monotonicitat de la inferència lògica i ens permet treballar en un marc lògic estàndard (vegeu Logan, 1987 per a més detalls). Distingirem entre regles deductives de la forma

A(f(x₁, . . . , x_n)) ← Bi(x₁),. . . ,B_n(x„)

i regles abductives²³

A(x)← B₁(f ₁(x)), . . . ,B_n(f_n(x))

segons les relacions de dependència funcional entre els criteris (Logan, 1989).²⁴ Les regles sense termes de funció, per exemple, A(x)←B(x), són tant abductives com deductives en el sentit definit anteriorment. Noteu que ambdues sèries de regles es poden fer servir abductivament i deductivament. Donada una regla A(x) ← B(f(x) i una hipòtesi B(f(a) podem derivar A(a) com requereix la definició d'abducció. Aquesta distinció és més una qüestió de com les relacions es conceptualitzen i com són típicament utilitzades que no pas quelcom bàsic afegit at marc descrit per March.

Típicament, cada sèrie de regles només serà consistent per a una gamma de valors limitada. I en general no hi ha cap garantia que qualsevol subsèrie sigui consistent per a qualsevol gamma de valors. Per exemple, les regles

A(g(x)) ← B(x)

A(x) ← B₁(f₁(x))

poden ser consistents per a determinades sèries de valors m < x < n però no per a d'altres x < m, x > n, on una regla diferent com A(x) ←B(f₂(x))pot ser necessària per mantenir la consistència. Aquesta dependència del context pot expressar-se explícitament en forma d'«interruptors de context»; literals que cal que siguin certs perquè la regla es pugui fer servir. Per exemple, la regla

A(x)←B(f₁(x)) ^ x < n ^ x > m

només s'emprarà si la x és a la gamma m-n. (Si no hi ha afirmacions respecte al valor de x dintre del model del problema actual, una restricció que la limiti a aquesta gamma formarà part de la hipòtesi.)

7.3. Un exemple: generació d'una hipòtesi vàlida

El problema, per exemple, de generar una hipòtesi vàlida pot reformular-se dintre d'aquest marc com trobar una regla abductiva que sigui consistent amb el criteri puntal relatiu a la subsèrie de regles rellevants (deductives o abductives) que defineixen la subteoria que depèn del problema per a aquest àmbit. Per exemple, tot intentant d'assolir algun criteri A(a) un dissenyador pot emprar una relació del tipus

A(x) ← B(f(x)) (1)

que representa una regla rutinària, un exemple previ, etc, per generar una hipòtesi o cas

B ( f (a)) (2)

Aquest és essencialment el procés d'abducció: la reducció d'un seguit de restriccions abstractes (expressades com una sèrie de proposicions atòmiques) a alguna sèrie de restriccions més senzilles tot utilitzant les relacions que contenen les proposicions compostes com a regles de producció. L'estat del problema que conté el criteri A(a) es transforma en un altre de més detallat que conté l'afirmació addicional B(f(a)). La sèrie resultant de criteris expandida, si s'obté, resultaria de la consecució de la restricció indicada pel concepte de nivell més elevat. Tot conceptualitzant el problema en termes d'una relació entre aquests dos criteris, el dissenyador ja ha determinat la forma global de la solució.²⁵Qualsevol solució de disseny específica és definida per l'assignació d'un valor determinat al concepte B(x).

Una vegada especificada, cada nova solució parcial es comprova tot contrastant-la amb els criteris o restriccions que s'han fet servir en generar totes les solucions parcials prèvies. Sobretot, es comprova tot comparant-la amb les relacions que formen la subteoria per a l'àmbit actual. Per exemple, una regla més precisa, amb una fiabilitat més gran, però que és difícil d'invertir, es pot emprar per determinar l'èxit de la hipòtesi proposada per assolir el criteri que es desitja. Per exemple, a partir de la regla

A(g(x)) ← B(x) (3)

i de la hipòtesi

B(f(a)) (2)

podem derivar el resultat

A(g(f(a))) (4)

Essencialment, aquest és el procés de deducció. En el context del model desenvolupat més amunt, la inferència deductiva es pot veure com la determinació de les implicacions o propietats emergents de la descripció del problema actual basada en les dependències funcionals entre conceptes. A mesura que la solució es desenvolupa es poden anar derivant noves proposicions d'un nivell més alt a partir de les afirmacions que defineixen el problema actual. Típicament, això implica la predicció d'un o més dels rendiments o característiques del disseny a partir d'algun subconjunt dels seus atributs.

En molts casos la hipòtesi pot no assolir el criteri de valor que es requereix, és a dir, A(a) ≠ A(g(f(a))) o g ≠ f^--1 en a, o pot no assolir algun dels altres criteris, com C(b), és a dir,

B(fia)), C(b(x)) ← B(x) ├ C(h(f(a)))

C(h(f (a))) ≠ C(b)

o ambdós. De manera més general, una hipòtesi no aconsegueix assolir el criteri de valor desitjat si el resultat predit per la regla deductiva g(f(a)) cau fora de l'interval necessari per assolir l’objectiu, és a dir, g(f(a)) < a₁ o bé g(f(a)) > a₂, on a₁ - a₂ denota la gamma de criteris de valor que resultarien de l'obtenció de l'objectiu. Això és: els valors de l'objectiu junt amb alguna restricció de la integritat impliquen una inconsistència. En termes formals podem representar-ho com que

A(a), A(g(f(a)))

juntament amb

¬(A(x)^A(y)^ Dif (x,y))

implica una inconsistència. En cert sentit podem considerar la conveniència d'una regla abductiva com a inversament proporcional a la «distància» entre l'objectiu i el resultat derivat per deducció.²⁶ Aquest cicle hipotètico-deduettu és subjacent a la metodologia de disseny anàlisi-per-mitjà-de-la-síntesi descrit a la secció 3, en què es proposen solucions per descobrir les seves implicacions en termes d'altres criteris. En certa manera es pot dir que l'abducció subsumeix la deducció perquè el paper de la inferència deductiva es pot veure simplement com a determinant de les implicacions de propostes respecte a restriccions, tot menant la transició entre estats i tot assegurant-ne la consistència.

En realitat, és clar, el procés és una mica més complicat. Que una hipòtesi assoleixi un criteri de valor determinat és intrínsecament dependent del context en què és almenys potencialment dependent dels valors de tots els altres criteris que formen el model del problema. La consecució d'una meta per un criteri determinat de valor depèn (entre d'altres coses) del que és possible en termes del criteri en el context actual, la sensibilitat del criteri de valor envers els petits canvis de disseny i les implicacions que tenen aquests canvis per a altres criteris. El dissenyador redefineix dinàmicament el nivell satisfactori per a cada criteri, i per tant el nivell de rendiment que cal que assoleixi qualsevulla hipòtesi en resposta al context actual del problema. Es poden acceptar criteris de valor més baixos si les metes o objectius originals resulten inassolibles en el context de la solució actual, o si el fet d'assolir-los pogués tenir conseqüències inacceptables per a altres criteris.²⁷ Tot i que la senzilla manera de veure la deducció i la consecució d'objectius que aquí hem descrit és incapaç de modelar aquest procés de redefinició dinàmica d'objectius (i moltes altres coses), creiem que és un model adequat de fracàs en la consecució d'un objectiu, i per tant, pot brindar-nos alguna informació sobre el procés de la formació de regles o normes.

A mesura que el disseny evoluciona, el dissenyador aprèn més coses sobre el problema i la solució a mesura que es fan evidents nous aspectes del problema i es posen de manifest els conflictes inherents en la seva manera de veure. El dissenyador fa servir aquesta comprensió més gran per generar noves estructures i relacions. Les regles o transformacions del problema que conformen la base de l'abducció i la deducció es refinen i modifiquen constantment a mesura que el disseny progressa. El disseny i els criteris que se'n deriven s'empren per inferir noves generalitzacions i relacions més ben adaptades al context actual del problema (per exemple, modificant els criteris de valor o introduint restriccions que requereixen que si cal usar una solució concreta en el context actual, d'altres criteris de disseny cal que assumeixin determinats valors). Aquesta integració és el pas anomenat per Pierce «inducció».

Així, d'un cas

B (f (a)) (2)

i d'un resultat

A(g(f (a))) (4)

derivats en el context del problema actual podem inferir una nova regla, diguem

A(x) ← B(f ' (x)) (5)

que subsumeix tant l'Equació (2) com la (4) i és d'esperar que estigui més adaptada per produir hipòtesis dintre de la gamma del criteri de valor A(a). En general, hi haurà moltes regles així i serà necessari seleccionar-ne sobre la base d'algun criteri (simplicitat, plausibilitat, etc). No obstant això, no considerarem més aquests problemes en aquest apartat, igual que l'abducció, la inducció no és determinada lògicament. Una relació recentment inferida no es pot garantir que sigui consistent ni amb els criteris derivats ni amb el seguit d'hipòtesis que formen l'estat actual del problema. Es diu que una relació derivada és vàlida sí és consistent amb la sèrie de restriccions que constitueixen el model actual del problema, i irredundant si permet derivar noves conseqüències i/o hipòtesis per si mateixa. Com a tal, subsumeix tant fa deducció com l'abducció com una cosa necessària per determinar-ne la consistència. Aleshores el cicle comença de nou. Aquesta nova regla es pot utilitzar per generar una nova hipòtesi que constitueix la base d'una exploració més detallada del problema i que porta a la derivació de nous criteris de valor i a la generació de més hipòtesis. Cal esperar que els models abductiu i deductiu tendeixin a «convergir» a mesura que es vagi entenent l'estructura del problema. En el senzill exemple que hem citat abans, això passa quan f* = g^-1 en l'interval del criteri-diana, és a dir, g(f*(a)) =a. Si cap modificació de l'equació duu a l'èxit, aleshores és que el problema és massa restringit (és a dir, hi ha un conflicte bàsic entre els criteris que formen el context actual del problema) i se n'ha de modificar la solució o s'han de relaxar les restriccions; o bé que la (meta)hipòtesi original d'usar l'Equació (1) és defectuosa (per exemple, una analogia inadequada) i la (meta)regla que va dur a la generació de l'Equació (l) cal que es modifiqui. March (1976) ha argumentat que les fases se segueixen les unes a les altres en la seqüència iterativa abducció-deducció-inducció amb constants refinaments i redefinicions de característiques, disseny i relacions a mesura que evoluciona la solució. No obstant això, tot i que aquesta és la línia general de l'argument, no hi ha una necessitat lògica de realitzar una operació determinada després d'una altra; és freqüent, per exemple, ajornar l'avaluació fins que s'han pres diverses decisions o considerar algunes hipòtesis simultàniament i, en general, un simple procés iteratiu és inadequat per presentar la complexitat del disseny.

Aquest cicle d'abducció-deducció-inducció és un procés d'aprenentatge. Des d'aquest punt de vista, «l'aprenentatge» es considera la formalització (per inducció) de la comprensió de la relació entre una acció (o de manera més general, una situació) i les seves conseqüències. En el disseny això adopta la forma de l'aprenentatge sobre les relacions crítiques i formes possibles a mesura que la solució evoluciona. Entre solucions genèriques, la planificació no és tant la recerca de la millor solució com una exploració dels compromisos que produeixen solucions suficients. Aquestes exploracions ajuden el dissenyador a apreciar quins requisits poden assolir-se més ràpidament. Aprendre'n més és la part més important d'aquest procés, i la rede-finició del problema i la solució tan sols poden donar-se sí s'adquireixen més coneixements sobre aquests elements mateixos. La relació abductiva «correcta» és la que no tan sols assoleix l'objectiu original (local), sinó que l'assoleix en el context del problema actual. La funció abductiva resultant f* representa la comprensió que té el dissenyador de l'estructura del problema; incorpora el coneixement de com assolir l'objectiu en el context del problema, és a dir, les modificacions que cal fer a la solució estàndard perquè funcioni en el context del problema actual.

8. Conclusió

En aquest treball hem intentat relacionar dos dels principals enfocaments del disseny que es troben en la literatura sobre teoria del disseny —que el disseny és un procés basat en el coneixement i que el disseny és un procés d'aprenentatge— en una temptativa d'explicar per què el disseny ocorre de la forma en què ho fa. Començant (és d'esperar) amb un petit nombre d'assumpcions plausibles sobre la natura dels problemes de disseny i les limitacions del coneixement del disseny, hem desenvolupat un model teòric que intenta explicar alguns dels resultats d'estudis empírics sobre el procés de disseny. En particular, hem intentat d'explicar per què àdhuc en el cas de problemes relativament senzills, els dissenyadors necessiten refinar i ampliar els seus coneixements en el context del problema actual i com, en fer-ho, arriben a entendre l'entrellat de relacions entre criteris que, units, defineixen l'estructura del problema. Tot incorporant el nostre model de coneixements de disseny al marc dels tres operadors lògics proposats per March, hem intentat mostrar com podria procedir el desenvolupament del coneixement del disseny. El refinament d'una heurística per mitjà d'un procés d'aproximació successiva es pot veure com un model molt groller (o potser una metàfora) del que passa quan el dissenyador comença a «entendre» l'estructura del problema en termes de les relacions entre els seus criteris. El procés hipotètico-deductiu resultant pot considerar-se una conseqüència natural de la necessitat de refinar i adaptar una sèrie de relacions bàsiques o centrals a un problema determinat, i conforma el context d'un procés d'aprenentatge a través del qual els dissenyadors refinen els seus coneixements sobre els problemes de disseny i els problemes entre ells.

La utilització d'heurístiques per modelar el coneixement del disseny no intenta implicar cap compromís ontològic com, per exemple, que les regles utilitzades pels dissenyadors poden fer-se explícites o, àdhuc, que aquestes regles existeixen. Més aviat, l'heurística proporciona un marc útil per a l'exploració d'algunes assumpcions sobre el coneixement en el disseny; qualsevol representació equivalent, com les «pre-estructures» o «prototipus», funcionaria igualment bé. De fet, hem argumentat que l'anàlisi presentada aquí és aplicable a qualsevol visió del disseny com quelcom basat en el coneixement, independentment que aquest coneixement estigui representat per heurístiques, transformacions de problemes o prototipus. Tampoc pretenem que el model d'abducció-deducció-inducció de March del procés de disseny tingui alguna validesa psicològica. La intenció és col·locar algunes restriccions àmplies sobre com podria funcionar un procés de formació de regles d'aquesta mena. Això no obstant, argumentaríem que àdhuc un model limitat d'aquesta manera és útil per obtenir informació sobre el paper de l'aprenentatge en el disseny i pot proporcionar un marc útil per treballar en el futur.

1. Aquest exemple està basat en el donat per Bazjanac (1974).

2. Noteu que en fer-ho no volem adoptar una posició «realista» respecte a les regles del disseny. No volem dir que les «regles» emprades pels dissenyadors es puguin fer explícites o àdhuc que aquestes regles existeixin: només que el comportament dels dissenyadors es pot modelar tot fent-les servir.

3. Lenat argumenta que la utilitat d'una heurística pot ser negativa en algunes situacions, és a dir, que l'heurística sembla rellevant (la condició s'equipara amb la situació) però és de fet contraproduent —dóna una solució «errònia» o pobra, o et duu mes temps que d'altres enfocaments alternatius, etc., tot depenent de la dimensió d'utilitat que es consideri. Malgrat tot, això implica una teoria normativa de la utilitat i a partir de l'argument de Lenat no queda clar on s'ha de localitzar el punt zero. Suposant que tinguem eixos d'utilitat per començar, és més fàcil que totes les utilitats siguin positives amb eixos ordenats de la forma requerida (per exemple, menor cost = major utilitat).

4. Podríem voler veure la gamma de situacions on una heurística és aplicable, amb una utilitat més gran per a aquelles heurístiques que són aplicables en una gamma més àmplia de situacions. Això, però, enfosquiria certs aspectes de l'argument.

5. Si, per altra banda, la seva aplicació és cara, també pot pagar la pena intentat d'aïllar les característiques d'aquelles situacions en què el resultat té èxit. Aquestes heurístiques sobre la generació d'heurístiques es discuteixen en detall més endavant.

6. A menys, evidentment, que no hi hagi enfocaments alternatius disponibles. En una situació així el risc de fracassar augmenta dramàticament.

7. Això no obstant, la redundància generada per múltiples heurístiques pot ser important en la consecució (consistent) de múltiples metes i objectius.

8. El terme «problema» tal com s'utilitza aquí fa referència al tipus de problemes associats amb un àmbit determinat, independent de qualsevol objectiu o grup d'objectius determinat.

9. En algunes circumstàncies, l'eix d'utilitat pot tenir algun punt desitjable absolut, per exemple, alguna garantia de correcció o eficiència. Si una heurística excedeix aquest valor (encara que només sigui sobre una gamma relativament petita de tasques) pot canviar la nostra forma de veure-la; per exemple, podem anomenar-la «algorítmica» o «temps real». Des d'aquest punt de vista, els algoritmes són simplement heurístiques que tenen una utilitat suficientment alta per poder donar garanties respecte al seu ús, tot i que només sigui en una sèrie de situacions restringides. Contràriament, hom pot intentar aplicar un algoritme fora del seu àmbit d'aplicabilitat, i en aquest cas el resultat por ser útil i l'algoritme pot utilitzar-se aleshores com a heurística (Lenat, 1982),

10. Creença sostinguda per molts estudiants d'arquitectura.

11. Noteu que això anul·la la possibilitat de generar un nombre infinit de solucions combinant simplement heurístiques «estàndard» associades amb cada àmbit.

12. Això suposa que totes les dimensions d'un problema són igualment importants i que hi ha una distribució uniforme de problemes dins de l'àmbit. Això no obstant, en realitat és probable que alguns siguin més importants que d'altres i en alguns casos (per exemple, en els problemes d'extrema dificultat) pot no haver-hi heurístiques disponibles.

13. Fins i tot si existís una sèrie d'heurístiques així, el problema de trobar l'heurística «correcta» per resoldre el subproblema actual continua existint. Com hem vist a la secció 5.2., mentre que les heurístiques s'avaluen segons la seva utilitat global, són necessàriament seleccionades per la seva utilitat local, atès que part del context de disseny no és disponible quan es pren la decisió d'emprar l'heurística.

14. Noteu que aquesta conclusió no depèn dels detalls de les corbes de conveniència versus situació, sinó que es troba en la noció molt més general que qualsevol forma d'enfocar la resolució de problemes és restringida a alguna gamma (limitada) de problemes.

15. Noteu que aquestes «heurístiques bàsiques» no necessàriament ban d'haver-se mostrat útils en una àmplia gamma de situacions; existeixen algunes heurístiques especialitzades però molt poderoses que són útils en problemes recorrents.

16. La formació d'heurístiques noves està també molt relacionada amb la formació i utilització d'analogies en el procés de «raonament per analogia». Això es discuteix de manera més detallada a la següent secció.

17. Això pot reinterpretar-se com la troballa d'una relació que vinculi algun espai de solució a

ELISAVA TdD

Seccions

Entendre l'estructura de problemes com a formació heurística en disseny