Ciencia del diseño (metodología)

La investigación en ciencias del diseño (DSR) es un paradigma de investigación centrado en el desarrollo y la validación del conocimiento prescriptivo en la ciencia de la información. Herbert Simon distinguió las ciencias naturales, que se ocupan de explicar cómo son las cosas, de las ciencias del diseño, que se ocupan de cómo deberían ser las cosas, ^{[ 1 ]} es decir, de idear artefactos para alcanzar objetivos. ^{[ 2 ]} La metodología de investigación en ciencias del diseño (DSRM) se refiere a las metodologías de investigación asociadas con este paradigma. Abarca las metodologías de varias disciplinas de investigación, por ejemplo, la tecnología de la información , que ofrece directrices específicas para la evaluación y la iteración dentro de los proyectos de investigación.

La DSR se centra en el desarrollo y el rendimiento de artefactos (diseñados) con la intención explícita de mejorar el rendimiento funcional del artefacto. La DSRM se aplica típicamente a categorías de artefactos que incluyen algoritmos , interfaces humano-computadora , metodologías de diseño (incluidos modelos de procesos ) y lenguajes. Su aplicación es más notable en las disciplinas de Ingeniería e Informática , aunque no se limita a estas y se puede encontrar en muchas disciplinas y campos. ^{[ 3 ] [ 4 ]} La DSR, o investigación constructiva, ^{[ 5 ]} a diferencia de la investigación científica explicativa, tiene objetivos de investigación académica generalmente de naturaleza más pragmática. La investigación en estas disciplinas puede verse como una búsqueda para comprender y mejorar el rendimiento humano . ^{[ 6 ]} Instituciones de investigación tan reconocidas como el MIT Media Lab , el Centro de Investigación de Diseño de la Universidad de Stanford , el Instituto de Ingeniería de Software de la Universidad Carnegie Mellon , el PARC de Xerox y el Centro de Organización y Diseño de Sistemas de la Universidad Brunel de Londres, utilizan el enfoque DSR. ^{[ 3 ]}

La ciencia del diseño es una metodología de investigación válida para desarrollar soluciones a problemas prácticos de ingeniería. ^{[ 7 ]} La ciencia del diseño es particularmente adecuada para problemas complejos . ^{[ 8 ]}

El objetivo principal de la DSR es desarrollar conocimiento que los profesionales de la disciplina en cuestión puedan utilizar para diseñar soluciones a los problemas de su campo. Las ciencias del diseño se centran en el proceso de tomar decisiones sobre lo que es posible y útil para la creación de futuros posibles, en lugar de en lo que existe actualmente. ^{[ 9 ]} Esta misión puede compararse con la de las "ciencias explicativas", como las ciencias naturales y la sociología, que consiste en desarrollar conocimiento para describir, explicar y predecir. ^{[ 6 ]} Hevner afirma que el propósito principal de la DSR es lograr conocimiento y comprensión de un dominio problemático mediante la construcción y aplicación de un artefacto diseñado. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Desde los inicios de la informática , los científicos informáticos han estado realizando investigación de sistemas distribuidos (DSR) sin nombrarla explícitamente. Han desarrollado nuevas arquitecturas para computadoras, nuevos lenguajes de programación, nuevos compiladores, nuevos algoritmos, nuevas estructuras de datos y archivos, nuevos modelos de datos, nuevos sistemas de gestión de bases de datos, etc. Gran parte de la investigación inicial se centró en enfoques y métodos de desarrollo de sistemas. La filosofía de investigación dominante en muchas disciplinas se ha centrado en desarrollar resultados de investigación acumulativos y basados ​​en la teoría para formular recomendaciones. Parece que esta estrategia de investigación de "teoría con implicaciones prácticas" no ha cumplido con este objetivo, lo que llevó a la búsqueda de métodos de investigación prácticos como la DSR. ^{[ 12 ]}

El proceso de diseño es una secuencia de actividades expertas que produce un producto innovador. ^{[ 13 ]} El artefacto permite al investigador comprender mejor el problema; la reevaluación del problema mejora la calidad del proceso de diseño, y así sucesivamente. Este ciclo de construcción y evaluación se repite varias veces antes de generar el artefacto de diseño final. ^{[ 14 ]} En DSR, el enfoque está en la llamada regla tecnológica probada en campo y fundamentada como un posible producto de la investigación del Modo 2 con el potencial de mejorar la relevancia de la investigación académica en gestión. La producción de conocimiento del Modo 1 es puramente académica y monodisciplinaria, mientras que el Modo 2 es multidisciplinario y tiene como objetivo resolver problemas de campo complejos y relevantes. ^{[ 6 ]}

Hevner et al. han presentado un conjunto de directrices para la DSR dentro de la disciplina de Sistemas de Información (SI). ^{[ 10 ]} La DSR requiere la creación de un artefacto innovador y con un propósito específico para un dominio problemático particular . El artefacto debe evaluarse para asegurar su utilidad para el problema especificado. Para constituir una contribución de investigación novedosa, el artefacto debe resolver un problema que aún no se ha resuelto o proporcionar una solución más eficaz. Tanto la construcción como la evaluación del artefacto deben realizarse con rigor, y los resultados de la investigación deben presentarse de manera efectiva tanto a audiencias orientadas a la tecnología como a la gestión .

Hevner enumera siete directrices para una DSR: ^{[ 10 ]}

1. El diseño como artefacto: La investigación en ciencias del diseño debe producir un artefacto viable en forma de constructo, modelo, método o instanciación.
2. Relevancia del problema: El objetivo de la investigación en diseño científico es desarrollar soluciones tecnológicas para problemas empresariales importantes y relevantes.
3. Evaluación del diseño: La utilidad, la calidad y la eficacia de un artefacto de diseño deben demostrarse rigurosamente mediante métodos de evaluación bien ejecutados.
4. Contribuciones a la investigación: Una investigación eficaz en el campo de la ciencia del diseño debe aportar contribuciones claras y verificables en las áreas del artefacto de diseño, los fundamentos del diseño y/o las metodologías de diseño.
5. Rigor de la investigación: La investigación en ciencias del diseño se basa en la aplicación de métodos rigurosos tanto en la construcción como en la evaluación del artefacto de diseño.
6. El diseño como proceso de búsqueda: La búsqueda de un artefacto eficaz requiere utilizar los medios disponibles para alcanzar los fines deseados, respetando al mismo tiempo las leyes del entorno del problema.
7. Comunicación de la investigación: La investigación en ciencias del diseño debe presentarse de manera efectiva tanto a audiencias orientadas a la tecnología como a audiencias orientadas a la gestión.

La transparencia en la investigación de diseño (DSR) se está convirtiendo en una preocupación creciente. La DSR busca ser práctica y relevante. Sin embargo, pocos investigadores han examinado hasta qué punto los profesionales pueden utilizar de manera significativa el conocimiento teórico producido por la DSR para resolver problemas concretos del mundo real. Existe una brecha potencial entre las proposiciones teóricas y los problemas concretos que se presentan en la práctica, un desafío conocido como indeterminación de la teoría del diseño . En Lukyanenko et al. 2020 se proporcionan directrices para abordar este desafío. ^{[ 15 ]}

El ciclo de ingeniería es un marco utilizado en la ciencia del diseño para sistemas de información e ingeniería de software, propuesto por Roel Wieringa . ^{[ 16 ]}

En el ámbito del diseño de sistemas, los artefactos se perciben como portadores de conocimiento. Este conocimiento abarca desde la lógica de diseño, los métodos de construcción y las herramientas hasta las suposiciones sobre el contexto en el que se pretende que funcione el artefacto (Gregor, 2002).

La creación y evaluación de artefactos constituye así una parte importante del proceso DSR, que fue descrito por Hevner et al. (2004) y respaldado por March y Storey (2008) como centrado en "construir y evaluar".

Los artefactos de DSR pueden incluir ampliamente: modelos, métodos, constructos, instanciaciones y teorías de diseño (March & Smith, 1995; Gregor 2002; March & Storey, 2008, Gregor y Hevner 2013), innovaciones sociales, propiedades nuevas o previamente desconocidas de recursos técnicos/sociales/informativos (March, Storey, 2008), nuevas teorías explicativas, nuevos modelos de diseño y desarrollo y procesos o métodos de implementación (Ellis & Levy 2010).

DSR puede verse como la encarnación de tres ciclos de actividades estrechamente relacionados. ^{[ 17 ]} El ciclo de relevancia inicia DSR con un contexto de aplicación que no solo proporciona los requisitos para la investigación como entradas, sino que también define los criterios de aceptación para la evaluación final de los resultados de la investigación. El ciclo de rigor proporciona conocimiento previo al proyecto de investigación para asegurar su innovación. Es responsabilidad de los investigadores investigar y referenciar exhaustivamente la base de conocimiento para garantizar que los diseños producidos sean contribuciones de investigación y no diseños rutinarios basados ​​en la aplicación de procesos bien conocidos. El ciclo de diseño central itera entre las actividades principales de construcción y evaluación de los artefactos de diseño y los procesos de la investigación.

La investigación en sistemas de información (DSR) implica un cambio ético: de describir y explicar el mundo existente a moldearlo. Cabe cuestionar los valores de la investigación en sistemas de información, es decir, qué valores la dominan, haciendo hincapié en que la investigación puede servir, abierta o latentemente, a los intereses de determinados grupos dominantes. Estos intereses pueden ser los de la organización anfitriona, tal como los percibe su alta dirección; los de los usuarios de sistemas de información; los de los profesionales de sistemas de información; o, potencialmente, los de otros grupos de interés en la sociedad. ^{[ 12 ]}

Existen pocas referencias a ejemplos de DSR, pero Adams ha completado dos temas de investigación de doctorado utilizando el DSRP de Peffers et al. (ambos asociados con la informática forense, pero desde diferentes perspectivas):

2013: El modelo avanzado de adquisición de datos (ADAM): un modelo de proceso para la práctica forense digital ^{[ 18 ]}

2024: El Marco Avanzado para la Evaluación de Agentes Remotos (AFERA): Un Marco para Profesionales de la Informática Forense ^{[ 19 ]}

• Investigación empírica
• Investigación-acción
• Observación participante
• Estudio de caso
• Pensamiento de diseño

• Adams, R., Hobbs, V., Mann, G., (2013). El Modelo Avanzado de Adquisición de Datos (ADAM): Un modelo de proceso para la práctica forense digital. URL: http://researchrepository.murdoch.edu.au/id/eprint/14422/2/02Whole.pdf

• March, ST, Smith, GF, (1995). Diseño e investigación en ciencias naturales sobre tecnología de la información. Decision Support Systems, 15(4), pp.  251–266.
• March, ST, Storey, VC, (2008). Ciencia del diseño en la disciplina de los sistemas de información: una introducción al número especial sobre investigación en ciencia del diseño, MIS Quarterly, Vol. 32(4), pp.  725–730.
• Mettler T, Eurich M, Winter R (2014). "Sobre el uso de experimentos en la investigación científica del diseño: una propuesta de un marco de evaluación" . Communications of the AIS . 34 (1): 223– 240.
• Opdenakker, Raymond en Carin Cuijpers (2019), 'Equipos de proyectos virtuales eficaces: un enfoque científico del diseño para generar un impulso estratégico', Springer Verlag.
• Van Aken, JE (2004). Investigación en gestión basada en el paradigma de las ciencias del diseño: la búsqueda de reglas tecnológicas probadas en el campo y fundamentadas. Journal of Management Studies , 41(2), 219–246.
• Watts S, Shankaranarayanan G., Even A. Evaluación de la calidad de los datos en contexto: una perspectiva cognitiva. Decis Support Syst. 2009;48(1):202-211.

• Investigación en Ciencias del Diseño en la comunidad de Sistemas y Tecnologías de la Información