Estructura

Una estructura es una disposición y organización de elementos interrelacionados en un objeto o sistema material , o el objeto o sistema así organizado. ^{[ 1 ]} Las estructuras físicas incluyen artefactos y objetos como edificios y máquinas , y objetos naturales como organismos , minerales y sustancias químicas . Las estructuras abstractas incluyen estructuras de datos en informática y formas musicales . Los tipos de estructura incluyen una jerarquía (una cascada de relaciones de uno a muchos), una red con enlaces de muchos a muchos , o una red con conexiones entre componentes que son vecinos en el espacio.

Los edificios , las aeronaves , los esqueletos , los hormigueros , las represas de castores , los puentes y los domos de sal son ejemplos de estructuras portantes. Los resultados de la construcción se dividen en edificios y estructuras no edificadas , y conforman la infraestructura de una sociedad humana. Las estructuras construidas se clasifican, según sus diferentes enfoques y estándares de diseño, en categorías que incluyen estructuras de edificios, estructuras arquitectónicas, estructuras de ingeniería civil y estructuras mecánicas.

Los efectos de las cargas sobre las estructuras físicas se determinan mediante el análisis estructural , una de las tareas de la ingeniería estructural . Los elementos estructurales se pueden clasificar como unidimensionales ( cuerdas , puntales , vigas , arcos ), bidimensionales ( membranas , placas, losas , cáscaras , bóvedas ) o tridimensionales (masas sólidas). ^{[ 2 ] : 2} Los elementos tridimensionales fueron la principal opción disponible para las primeras estructuras, como Chichén Itzá . Un elemento unidimensional tiene una dimensión mucho mayor que las otras dos, por lo que las demás dimensiones pueden despreciarse en los cálculos; sin embargo, la relación entre las dimensiones menores y la composición puede determinar la rigidez a flexión y compresión del elemento. Los elementos bidimensionales con una tercera dimensión delgada tienen poca rigidez a flexión y compresión, pero pueden resistir la tracción biaxial. ^{[ 2 ] : 2–3}

Los elementos estructurales se combinan en sistemas estructurales . La mayoría de las estructuras portantes cotidianas son estructuras de sección activa , como los pórticos, que se componen principalmente de estructuras unidimensionales (flexibles). Otros tipos son las estructuras de vector activo , como las cerchas ; las estructuras de superficie activa , como las láminas y las placas plegadas; las estructuras de forma activa , como las estructuras de cables o membranas; y las estructuras híbridas. ^{[ 3 ] : 134–136}

Las estructuras biológicas que soportan carga, como los huesos, los dientes, las conchas y los tendones, derivan su resistencia de una jerarquía de estructuras de varios niveles que emplean biominerales y proteínas , en cuya base se encuentran las fibrillas de colágeno . ^{[ 4 ]}

En biología , una de las propiedades de la vida es su estructura altamente ordenada , ^{[ 5 ]} que se puede observar en múltiples niveles, como en células , tejidos , órganos y organismos .

En otro contexto, la estructura también se puede observar en macromoléculas , particularmente en proteínas y ácidos nucleicos . ^{[ 6 ]} La función de estas moléculas está determinada por su forma y composición, y su estructura tiene múltiples niveles. La estructura de las proteínas tiene una jerarquía de cuatro niveles. La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos que la componen. Tiene un esqueleto peptídico formado por una secuencia repetida de un átomo de nitrógeno y dos de carbono. La estructura secundaria consiste en patrones repetidos determinados por enlaces de hidrógeno . Los dos tipos básicos son la hélice α y la lámina β plegada . La estructura terciaria es una flexión de vaivén de la cadena polipeptídica, y la estructura cuaternaria es la forma en que las unidades terciarias se unen e interactúan. ^{[ 7 ]} La biología estructural se ocupa de la estructura biomolecular de las macromoléculas. ^{[ 6 ]}

La estructura química se refiere tanto a la geometría molecular como a la estructura electrónica. La estructura se puede representar mediante diversos diagramas llamados fórmulas estructurales . Las estructuras de Lewis utilizan una notación de puntos para representar los electrones de valencia de un átomo; estos son los electrones que determinan el papel del átomo en las reacciones químicas. ^{[ 8 ] : 71–72} Los enlaces entre átomos se pueden representar mediante líneas, una por cada par de electrones compartidos. En una versión simplificada de dicho diagrama, llamada fórmula esquelética , solo se muestran los enlaces carbono-carbono y los grupos funcionales. ^{[ 9 ]}

Los átomos en un cristal tienen una estructura que implica la repetición de una unidad básica llamada celda unitaria . Los átomos pueden modelarse como puntos en una red , y se puede explorar el efecto de las operaciones de simetría , que incluyen rotaciones alrededor de un punto, reflexiones sobre planos de simetría y traslaciones (movimientos de todos los puntos en la misma magnitud). Cada cristal tiene un grupo finito, llamado grupo espacial , de dichas operaciones que lo mapean sobre sí mismo; existen 230 grupos espaciales posibles. ^{[ 10 ] : 125–126} Según la ley de Neumann , la simetría de un cristal determina qué propiedades físicas, incluyendo la piezoelectricidad y el ferromagnetismo , puede tener el cristal. ^{[ 11 ] : 34–36, 91–92, 168–169}

Gran parte del análisis numérico implica identificar e interpretar la estructura de las obras musicales. La estructura puede encontrarse a nivel de una parte de la obra, de la obra completa o de un grupo de obras. ^{[ 12 ]} Elementos musicales como la altura , la duración y el timbre se combinan en elementos más pequeños como motivos y frases , y estos, a su vez, se combinan en estructuras más grandes. No toda la música (por ejemplo, la de John Cage ) tiene una organización jerárquica , pero la jerarquía facilita que el oyente comprenda y recuerde la música. ^{[ 13 ] : 80}

En analogía con la terminología lingüística , los motivos y las frases pueden combinarse para formar ideas musicales completas, como oraciones y frases . ^{[ 14 ] [ 15 ]} Una forma más extensa se conoce como período . Una de estas formas, ampliamente utilizada entre 1600 y 1900, consta de dos frases, un antecedente y un consecuente , con una semicadencia en el medio y una cadencia completa al final que proporciona puntuación. ^{[ 16 ] : 38–39} A mayor escala se encuentran las formas de un solo movimiento, como la forma sonata y la forma contrapuntística , y las formas de varios movimientos, como la sinfonía . ^{[ 13 ]}

Una estructura social es un patrón de relaciones. Son organizaciones sociales de individuos en diversas situaciones de la vida. Las estructuras son aplicables a las personas en cuanto a cómo una sociedad es como un sistema organizado por un patrón característico de relaciones. Esto se conoce como la organización social del grupo. ^{[ 17 ] : 3} Los sociólogos han estudiado la estructura cambiante de estos grupos. Estructura y agencia son dos teorías enfrentadas sobre el comportamiento humano. El debate en torno a la influencia de la estructura y la agencia en el pensamiento humano es uno de los temas centrales en sociología. En este contexto, agencia se refiere a la capacidad humana individual para actuar de forma independiente y tomar decisiones libres. Estructura aquí se refiere a factores como la clase social , la religión , el género , la etnia , las costumbres, etc., que parecen limitar o influir en las oportunidades individuales.

En informática , una estructura de datos es una forma de organizar la información en una computadora para que pueda usarse de manera eficiente. ^{[ 18 ]} Las estructuras de datos se construyen a partir de dos tipos básicos: Un arreglo tiene un índice que puede usarse para el acceso inmediato a cualquier elemento de datos (algunos lenguajes de programación requieren que se inicialice el tamaño del arreglo ). Una lista enlazada puede reorganizarse, crecer o encogerse, pero sus elementos deben ser accedidos con un puntero que los enlaza en un orden particular. ^{[ 19 ] : 156} A partir de estos, se pueden crear muchas otras estructuras de datos, como pilas , colas , árboles y tablas hash . ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Al resolver un problema, una estructura de datos suele ser una parte integral del algoritmo . ^{[ 22 ] : 5} En el estilo de programación moderno, los algoritmos y las estructuras de datos se encapsulan juntos en un tipo de dato abstracto . ^{[ 22 ] : ix}

La arquitectura de software son las elecciones específicas tomadas entre posibles alternativas dentro de un marco. Por ejemplo, un marco podría requerir una base de datos y la arquitectura especificaría el tipo y fabricante de la base de datos. La estructura del software es la forma en que se particiona en componentes interrelacionados. Un problema estructural clave es minimizar las dependencias entre estos componentes. Esto hace posible cambiar un componente sin requerir cambios en los demás. ^{[ 23 ] : 3} El propósito de la estructura es optimizar para (brevedad, legibilidad, trazabilidad, aislamiento y encapsulación, mantenibilidad, extensibilidad, rendimiento y eficiencia), ejemplos de los cuales son: elección de lenguaje , código , funciones , bibliotecas , compilaciones , evolución del sistema o diagramas para la lógica de flujo y el diseño . ^{[ 24 ]} Los elementos estructurales reflejan los requisitos de la aplicación: por ejemplo, si el sistema requiere una alta tolerancia a fallos, entonces se necesita una estructura redundante para que si un componente falla tenga copias de seguridad. ^{[ 25 ]} Una alta redundancia es una parte esencial del diseño de varios sistemas en el Transbordador Espacial . ^{[ 26 ]}

Como rama de la filosofía, la lógica se ocupa de distinguir los buenos argumentos de los malos. Una preocupación principal es la estructura de los argumentos. ^{[ 27 ]} Un argumento consta de una o más premisas de las cuales se infiere una conclusión . ^{[ 28 ]} Los pasos de esta inferencia pueden expresarse de manera formal y su estructura puede analizarse. Dos tipos básicos de inferencia son la deducción y la inducción . En una deducción válida , la conclusión se deriva necesariamente de las premisas, independientemente de si son verdaderas o no. Una deducción inválida contiene algún error en el análisis. Un argumento inductivo afirma que si las premisas son verdaderas, la conclusión es probable. ^{[ 28 ]}

• Estructura abstracta
• Estructura matemática
• Geología estructural
• Estructura (lógica matemática)
• Estructuralismo (filosofía de la ciencia)

• Wüthrich, Christian. «Estructura en filosofía, matemáticas y física (Phil 246, primavera de 2010)» (PDF) . Universidad de California en San Diego. Archivado del original (PDF) el 4 de marzo de 2016. Consultado el 1 de octubre de 2015 .(programa de estudios y lista de lecturas)