Enfoques ascendentes y descendentes

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

Los enfoques descendentes enfatizan la planificación y la comprensión completa del sistema. Es fundamental que no se pueda comenzar a codificar hasta que se haya alcanzado un nivel de detalle suficiente en el diseño de al menos una parte del sistema. Estos enfoques se implementan mediante la incorporación de módulos auxiliares. Sin embargo, esto retrasa las pruebas de las unidades funcionales finales del sistema hasta que se haya completado una parte significativa del diseño.

El enfoque ascendente enfatiza la codificación y las pruebas tempranas, que pueden comenzar tan pronto como se haya especificado el primer módulo. Sin embargo, este enfoque conlleva el riesgo de que los módulos se codifiquen sin tener una idea clara de cómo se vinculan con otras partes del sistema, y ​​que dicha vinculación no sea tan sencilla como se pensaba inicialmente. La reutilización del código es uno de los principales beneficios del enfoque ascendente. ^{[ 2 ]}

El diseño descendente fue promovido en la década de 1970 por los investigadores de IBM Harlan Mills y Niklaus Wirth . Mills desarrolló conceptos de programación estructurada para uso práctico y los probó en un proyecto de 1969 para automatizar el índice de la morgue del New York Times . El éxito de ingeniería y gestión de este proyecto llevó a la difusión del enfoque descendente en IBM y el resto de la industria informática. Entre otros logros, Niklaus Wirth, desarrollador del lenguaje de programación Pascal , escribió el influyente artículo " Program Development by Stepwise Refinement" . Dado que Niklaus Wirth desarrolló posteriormente lenguajes como Modula y Oberon (donde se podía definir un módulo antes de conocer la especificación completa del programa), se puede inferir que la programación descendente no era estrictamente lo que promovía. Los métodos descendentes fueron favorecidos en la ingeniería de software hasta finales de la década de 1980, ^{[ 2 ]} y la programación orientada a objetos ayudó a demostrar la idea de que se podían utilizar ambos aspectos de la programación descendente y ascendente.

Los enfoques modernos de diseño de software suelen combinar estrategias descendentes y ascendentes. Si bien comprender el sistema completo se considera fundamental para un buen diseño —lo que teóricamente conduce a un enfoque descendente—, la mayoría de los proyectos de software intentan aprovechar el código existente en cierta medida. Los módulos preexistentes aportan un toque ascendente a los diseños.

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

El enfoque descendente es un estilo de programación, pilar fundamental de los lenguajes procedimentales tradicionales , en el que el diseño comienza especificando componentes complejos para luego dividirlos en partes cada vez más pequeñas. La técnica para escribir un programa con este enfoque consiste en crear un procedimiento principal que enumere todas las funciones principales necesarias. Posteriormente, el equipo de programación analiza los requisitos de cada función y repite el proceso. Estas subrutinas compartimentadas realizarán acciones tan sencillas que podrán codificarse de forma fácil y concisa. Una vez codificadas todas las subrutinas, el programa está listo para las pruebas. Al definir la estructura de la aplicación a un alto nivel, el trabajo a un nivel inferior puede ser autónomo.

En un enfoque ascendente, los elementos base individuales del sistema se especifican primero con gran detalle. Estos elementos se enlazan para formar subsistemas más grandes, que a su vez se enlazan, a veces en muchos niveles, hasta que se forma un sistema completo de nivel superior. Esta estrategia suele asemejarse a un modelo de "semilla", en el que los comienzos son pequeños, pero con el tiempo crecen en complejidad y completitud. La programación orientada a objetos (POO) es un paradigma que utiliza "objetos" para diseñar aplicaciones y programas informáticos. En ingeniería mecánica, con programas de software como Pro/ENGINEER, Solidworks y Autodesk Inventor, los usuarios pueden diseñar productos como piezas que no forman parte del todo y luego agregar esas piezas para formar ensamblajes, como si construyeran con Lego . Los ingenieros llaman a esto "diseño de piezas".

El análisis sintáctico es el proceso de analizar una secuencia de entrada (como la que se lee de un archivo o un teclado) para determinar su estructura gramatical. Este método se utiliza en el análisis de lenguajes naturales y lenguajes de programación , como en un compilador . El análisis sintáctico ascendente es una estrategia que reconoce primero los detalles más pequeños del texto, antes que sus estructuras de nivel medio, y deja la estructura general de nivel superior para el final. ^{[ 3 ]} En el análisis sintáctico descendente , por otro lado, se examina primero el nivel más alto del árbol de análisis sintáctico y se trabaja hacia abajo en él utilizando las reglas de reescritura de una gramática formal . ^{[ 4 ]}

De arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba son dos enfoques para la fabricación de productos. Estos términos fueron aplicados por primera vez al campo de la nanotecnología por el Foresight Institute en 1989 para distinguir entre la fabricación molecular (para producir en masa objetos grandes con precisión atómica) y la fabricación convencional (que puede producir en masa objetos grandes que no tienen precisión atómica). Los enfoques de abajo hacia arriba buscan que componentes más pequeños (generalmente moleculares ) se ensamblen en conjuntos más complejos, mientras que los enfoques de arriba hacia abajo buscan crear dispositivos a nanoescala utilizando componentes más grandes, controlados externamente, para dirigir su ensamblaje. Ciertas nanoestructuras valiosas, como los nanocables de silicio , pueden fabricarse utilizando cualquiera de los dos enfoques, seleccionando los métodos de procesamiento en función de las aplicaciones específicas.

Un enfoque descendente suele emplear métodos tradicionales de taller o microfabricación, donde se utilizan herramientas controladas externamente para cortar, fresar y dar forma a los materiales hasta obtener la forma y el orden deseados. Las técnicas de micropatterning , como la fotolitografía y la impresión por inyección de tinta, pertenecen a esta categoría. El tratamiento con vapor puede considerarse un nuevo enfoque secundario descendente para la ingeniería de nanoestructuras. ^{[ 5 ]}

En cambio, los enfoques ascendentes utilizan las propiedades químicas de moléculas individuales para que sus componentes (a) se autoorganicen o autoensamblen en una conformación útil, o (b) se basen en el ensamblaje posicional. Estos enfoques emplean los conceptos de autoensamblaje molecular y/o reconocimiento molecular . Véase también Química supramolecular . En términos generales, estos enfoques ascendentes deberían permitir la producción de dispositivos en paralelo y a un costo mucho menor que los métodos descendentes, pero podrían verse superados a medida que aumenta el tamaño y la complejidad del ensamblaje deseado.

Estos términos también se emplean en ciencias cognitivas, incluyendo neurociencia , neurociencia cognitiva y psicología cognitiva, para analizar el flujo de información en el procesamiento. ^{[ 6 ]} Típicamente, la entrada sensorial se considera ascendente, y los procesos cognitivos superiores , que tienen más información de otras fuentes, se consideran descendentes. Un proceso ascendente se caracteriza por la ausencia de una dirección de nivel superior en el procesamiento sensorial, mientras que un proceso descendente se caracteriza por un alto nivel de dirección del procesamiento sensorial por parte de la cognición, como objetivos o metas. ^{[ 7 ] [ 2 ]}

Según las notas de enseñanza universitaria escritas por Charles Ramskov, Irvin Rock, Neiser y Richard Gregory, el enfoque descendente implica una percepción que es un proceso activo y constructivo. ^{[ 8 ]} Además, es un enfoque que no viene dado directamente por el estímulo de entrada, sino que es el resultado de las interacciones entre el estímulo, las hipótesis internas y las expectativas. Según la síntesis teórica, «cuando un estímulo se presenta brevemente y su claridad es incierta, lo que da lugar a un estímulo vago, la percepción se convierte en un enfoque descendente». ^{[ 9 ]}

Por el contrario, la psicología define el procesamiento ascendente como un enfoque en el que hay una progresión desde los elementos individuales hasta el todo. Según Ramskov, un defensor del enfoque ascendente, Gibson, afirma que es un proceso que incluye la percepción visual que necesita información disponible del estímulo proximal producido por el estímulo distal. ^{[ 10 ] [ 11 ]} La síntesis teórica también afirma que el procesamiento ascendente ocurre "cuando un estímulo se presenta de forma suficientemente prolongada y clara". ^{[ 9 ]}

Ciertos procesos cognitivos, como las reacciones rápidas o la identificación visual veloz, se consideran procesos ascendentes porque dependen principalmente de la información sensorial, mientras que procesos como el control motor y la atención dirigida se consideran descendentes porque están orientados a un objetivo. Desde el punto de vista neurológico, algunas áreas del cerebro, como el área V1, tienen principalmente conexiones ascendentes. ^{[ 9 ]} Otras áreas, como el giro fusiforme, reciben información de áreas cerebrales superiores y se consideran con influencia descendente. ^{[ 12 ]}

El estudio de la atención visual es un ejemplo. Si una flor en un campo atrae tu atención, puede deberse a que su color o forma resultan visualmente llamativos. La información que te hizo fijarte en la flor te llegó de forma ascendente; tu atención no dependía del conocimiento previo de la flor: el estímulo externo era suficiente por sí solo. Compárese esta situación con la de buscar una flor. Tienes una representación de lo que buscas. Cuando ves el objeto, este destaca. Este es un ejemplo del uso de información descendente.

En la cognición, se distinguen dos enfoques de pensamiento. El enfoque "de arriba hacia abajo" (o "de arriba hacia abajo") se asocia típicamente con la visión general, es decir, con la persona que percibe el panorama completo. Estas personas se centran en la visión general y, a partir de ella, deducen los detalles que la sustentan. El enfoque "de abajo hacia arriba" (o "de abajo hacia arriba") se asemeja a centrarse principalmente en los detalles, en lugar de en el panorama general. La expresión "ver el bosque por los árboles" hace referencia a estos dos estilos de cognición. ^{[ 13 ]}

Los estudios sobre el cambio de tareas y la selección de respuestas muestran diferencias entre los dos tipos de procesamiento. El procesamiento descendente se centra principalmente en la atención, como la repetición de tareas. ^{[ 14 ]}  El procesamiento ascendente se centra en el aprendizaje basado en elementos, como encontrar el mismo objeto repetidamente. ^{[ 14 ]} Se discuten las implicaciones para la comprensión del control atencional de la selección de respuestas en situaciones de conflicto . ^{[ 14 ]}

Esto también se aplica a cómo estructuramos estos procesos neurológicamente. Con la estructuración de las interfaces de información en nuestros procesos neurológicos para el aprendizaje procedimental. Se ha demostrado que estos procesos son eficaces para el diseño de interfaces. Pero aunque ambos principios descendentes fueron eficaces para guiar el diseño de interfaces, no fueron suficientes. Se pueden combinar con métodos iterativos ascendentes para producir interfaces utilizables. ^{[ 15 ]}

A los estudiantes de pregrado (o licenciatura) se les enseñan los fundamentos del procesamiento descendente y ascendente alrededor de su tercer año en el programa. Se analizan cuatro partes principales del procesamiento desde una perspectiva de aprendizaje. Las dos definiciones principales son que el procesamiento ascendente está determinado directamente por los estímulos ambientales en lugar del conocimiento y las expectativas del individuo. ^{[ 16 ]}

Entre los conceptos relacionados se incluyen la dependencia de campo , la precedencia global y la teoría de la coherencia central débil del autismo.

En salud pública se utilizan tanto enfoques descendentes como ascendentes. Existen numerosos ejemplos de programas descendentes, a menudo gestionados por gobiernos o grandes organizaciones intergubernamentales ; muchos de ellos se centran en enfermedades o problemáticas específicas, como el control del VIH o la erradicación de la viruela . Entre los programas ascendentes se incluyen muchas pequeñas ONG creadas para mejorar el acceso local a la atención sanitaria. Sin embargo, muchos programas buscan combinar ambos enfoques; por ejemplo, la erradicación de la dracunculiasis , un programa internacional centrado en una sola enfermedad que actualmente gestiona el Centro Carter , ha implicado la formación de numerosos voluntarios locales, impulsando así la capacidad ascendente, al igual que los programas internacionales de higiene, saneamiento y acceso a la atención primaria de salud.

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

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

Existen numerosos ejemplos de estos conceptos. Es común que las poblaciones se vean influenciadas por ambos tipos de control, y aún se debate sobre qué tipo de control afecta a las redes tróficas en determinados ecosistemas.

La planificación descendente y ascendente son dos enfoques fundamentales en la gestión del rendimiento empresarial (EPM), cada uno con ventajas distintas. La planificación descendente comienza con la alta dirección estableciendo objetivos estratégicos generales, que luego se difunden por toda la organización. Este enfoque garantiza la alineación con la visión de la empresa y facilita una implementación uniforme en todos los departamentos. ^{[ 20 ]}

Por el contrario, la planificación ascendente comienza a nivel departamental o de equipo, donde se desarrollan objetivos y planes específicos basados ​​en información operativa detallada. Estos planes se integran para conformar la estrategia general de la organización, garantizando que la información obtenida a nivel operativo sirva de base para las decisiones de nivel superior.

Muchas organizaciones adoptan un enfoque híbrido, conocido como planificación integrada o de contracorriente , para aprovechar las ventajas de la planificación tanto descendente como ascendente. En este modelo, los objetivos estratégicos definidos por la dirección se basan en datos operativos de diversos departamentos, lo que crea un proceso de planificación dinámico e iterativo. Esta integración mejora la colaboración , aumenta la precisión de los datos y garantiza que las estrategias sean ambiciosas y, a la vez, realistas.

Los equipos de planificación y análisis financiero (FP&A) desempeñan un papel crucial en la armonización de estos enfoques, utilizando herramientas como la planificación basada en factores clave y la previsión asistida por IA para crear planes flexibles basados ​​en datos que se adapten a las cambiantes condiciones del negocio.

Durante el desarrollo de nuevos productos, diseñadores e ingenieros recurren a enfoques tanto ascendentes como descendentes. El enfoque ascendente se utiliza cuando se seleccionan componentes estándar o existentes y se integran en el producto. Un ejemplo es la selección de un elemento de fijación específico, como un perno, y el diseño de los componentes receptores para que este encaje correctamente. En un enfoque descendente, se diseñaría un elemento de fijación a medida para que encaje correctamente en los componentes receptores. En el caso de un producto con requisitos más restrictivos (como peso, geometría, seguridad o entorno), como un traje espacial, se adopta un enfoque descendente y prácticamente todo se diseña a medida.