# Manual del Estudiante: Uso Responsable y Auditoría de IA en Dinámica de Sistemas

> **Cátedra:** Dinámica Industrial – Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas (UADE)  
> **Docente Titular:** Ing. Nahuel Romera  
> **Fundamentación:** Adaptado del *White Paper 2025.09 de la System Dynamics Society Task Force on AI in SD Education* y de la investigación sobre copilotos en *LunaSim (ISDC 2025, Paper P1167)*.

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## 1. La Realidad de la IA en Dinámica de Sistemas

> *"En Dinámica de Sistemas, la IA le erra horriblemente demasiado. No es que le erra un poquito: ¡está todo mal, todo conceptualmente tirado a la basura! El tipo que le tira el prompt sabe un montón, pero la IA le devuelve cualquier verdura. Si vos copiás y pegás lo que te da ChatGPT o Claude sin auditarlo con primeros principios, vas a reprobar el examen directamente."*  
> — **Ing. Nahuel Romera** (Clase Virtual de Dinámica Industrial, Mayo 2026).

Los Modelos de Lenguaje Grande (LLMs como GPT-4o, Claude 3.7, o3-mini, Gemini o DeepSeek) son herramientas extraordinarias para la redacción, la búsqueda conceptual y la estructuración de ideas. Sin embargo, **los LLMs operan mediante predicción probabilística de tokens en lenguaje natural, NO mediante un motor de simulación de física causal**.

### Las 5 Alucinaciones Críticas Comprobadas de las IAs en Dinámica de Sistemas:
1. **Flujos Invertidos (*Flipped Flows*):** La IA suele invertir el sentido de las válvulas (por ejemplo, dibuja la muerte saliendo de una nube hacia la población, o las demoliciones entrando a las casas terminadas).
2. **El Error Fatal de Traducción CLD $\to$ SFD:** La IA asume erróneamente que cada flecha de un Diagrama Causal (CLD) debe convertirse en una tubería de flujo en el Diagrama de Forrester (SFD), conectando variables cualitativas o auxiliares con flujos materiales y destruyendo la conservación de masa.
3. **Flechas de Información hacia Stocks (*Influence into Stock*):** La IA conecta flechas de información directamente a rectángulos de nivel, violando la regla ontológica fundamental de que **un stock solo puede ser modificado por sus flujos asociados**.
4. **Variables Fantasma y Ecuaciones Huérfanas:** La IA inventa parámetros que nunca entran en ninguna ecuación de flujo, o utiliza variables en ecuaciones que jamás fueron declaradas en el modelo.
5. **Causalidad Teleológica Falsa:** La IA asume que si la demanda aumenta, la oferta aumenta automáticamente de inmediato, omitiendo las válvulas físicas de decisión, las restricciones de capacidad y las demoras de construcción.

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## 2. Los 4 Modos de Interacción con IA en la Cátedra

Siguiendo el estándar de la System Dynamics Society (2025), el estudiante debe utilizar la IA exclusivamente en cuatro modalidades controladas:

```mermaid
graph LR
    M1["1. Fuente de Inspiración\n(Brainstorming de variables y límites)"] --> M2["2. Mentor Socrático\n(Preguntas guía sin dar la solución)"]
    M2 --> M3["3. Constructor / Asistente\n(Generación de esquemas JSON para LunaSim)"]
    M3 --> M4["4. Crítico Adversario\n(Pruebas de estrés y condiciones extremas)"]
```

1. **AI as Source of Inspiration:** Para superar el síndrome de la hoja en blanco al delimitar las fronteras de un problema complejo y listar variables candidatas.
2. **AI as Mentor / Tutor:** Para dialogar socráticamente sobre por qué una relación tiene polaridad positiva o negativa, guiando la deducción paso a paso.
3. **AI as Builder / Fixer:** Para generar o formatear modelos en esquemas estructurados (como el JSON de **LunaSim** o código de simulación en Python), con la condición de que el estudiante audite cada línea.
4. **AI as Model Analyst / Critic:** Para solicitar al LLM que actúe como "revisor implacable" e intente encontrar fallas dimensionales o condiciones de quiebre en las ecuaciones planteadas.

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## 3. Protocolo de los 4 Prompts Socráticos Oficiales

Nunca le pidas a una IA: *"Hazme el modelo de dinámica de sistemas de este enunciado"*. Eso garantiza una alucinación severa. Utiliza siempre la secuencia de prompts paso a paso:

### Prompt 1: Extractor Socrático de Variables y Fronteras
```text
Actúa como un profesor riguroso de Dinámica de Sistemas (enfoque John Sterman).
Tengo el siguiente problema de operaciones industriales:
"""[PEGAR ENUNCIADO]"""

Ayúdame a estructurar la conceptualización inicial. NO me des la solución completa ni diagramas terminados.
1. Identifica cuál es el problema dinámico central y cuál es la variable de interés a lo largo del tiempo.
2. Propón una lista de variables candidatas a Variables de Nivel (Stocks), justificando por qué acumulan materia, energía o entidades tangibles.
3. Para cada nivel, indica cuáles serían sus flujos directos de entrada (inflows) y de salida (outflows), con sus unidades de tiempo.
4. Identifica las variables auxiliares y los parámetros exógenos del sistema.
5. Detén tu respuesta aquí y pregúntame si estoy de acuerdo antes de avanzar.
```

### Prompt 2: Constructor y Auditor de Diagramas de Influencia (CLD)
```text
Trabajaremos sobre las siguientes variables ya validadas: [LISTAR VARIABLES].
Vamos a construir el Diagrama de Influencias (CLD) analizando relación por relación bajo el principio estricto de "ceteris paribus" (todo lo demás constante).

Para cada enlace propuesto:
a) Origen -> Destino.
b) Polaridad (+ o -) justificando formalmente la derivada parcial:
   "Si [Origen] AUMENTA, ¿[Destino] AUMENTA o DISMINUYE respecto a lo que hubiera sido?".
c) Si existe una demora temporal significativa, identifícala como [DELAY].

Luego, encuentra los bucles cerrados de realimentación:
- Lista el circuito completo de variables del bucle.
- Cuenta la cantidad de signos negativos presentes en el lazo.
- Clasifícalo formalmente: Refuerzo (R, cantidad par de signos negativos) o Balance (B, cantidad impar).
- Explica la hipótesis dinámica cualitativa asociada a cada bucle.
```

### Prompt 3: Traductor Asistido CLD $\to$ SFD (Esquema LunaSim JSON)
```text
Tengo el siguiente Diagrama de Influencias validado:
[PEGAR ENLACES, POLARIDADES Y BUCLES]

Vamos a traducir este modelo a un Diagrama de Forrester (Stock and Flow Diagram) para la plataforma LunaSim.
Aplica con total rigurosidad las siguientes 5 reglas ontológicas de modelado:
1. REGLA DE NIVELES: Solo pueden ser stocks las variables que acumulan material y resisten el Bucket Freeze Test (si el tiempo se congela dt=0, la variable sigue existiendo).
2. REGLA DE CONSERVACIÓN: Los flujos (rates) son tuberías con válvulas que SOLO modifican stocks físicos. Nacen o mueren en nubes de frontera o en otros stocks homogéneos. NUNCA puede existir un flujo material que conecte variables auxiliares o conceptos cualitativos.
3. REGLA DE INFORMACIÓN: Toda flecha que sale de un stock hacia una válvula o auxiliar es una influencia de información (línea fina). NUNCA un flujo.
4. REGLA DE ENTRADA A STOCKS: Ninguna influencia de información puede apuntar directamente a un stock; debe apuntar a la válvula que regula su flujo.
5. REGLA DE NO NEGATIVIDAD: Activa "isNN: true" para stocks físicos que no puedan ser negativos.

Genera la especificación de elementos en formato estructurado:
- Stocks (Niveles): Nombre, Unidades, Valor Inicial.
- Valves (Flujos): Nombre, Unidades, Ecuación matemática, Origen y Destino.
- Variables Auxiliares: Nombre, Unidades, Ecuación.
- Parámetros: Nombre, Unidades, Valor constante.
```

### Prompt 4: Crítico y Adversario Matemático
```text
Actúa como un auditor implacable de modelos de Dinámica de Sistemas.
Somete el siguiente conjunto de ecuaciones y estructura a una prueba de estrés destructiva:
"""[PEGAR ECUACIONES O ESQUEMA DEL MODELO]"""

Evalúa y reporta explícitamente:
1. Consistencia Dimensional: Verifica término por término que [Stock] = [Flow] * [Tiempo].
2. Prueba de Condiciones Extremas: ¿Qué ocurre si cada stock se vacía (Stock = 0)? ¿Las ecuaciones de salida provocan valores negativos violando la física, o contienen guardias lógicas de protección?
3. Análisis de Retrasos: Si el modelo contiene retrasos materiales, ¿se cumple la Ley de Little (MT = Inflow * TR) en estado estacionario?
4. Estabilidad Numérica: Con un paso de integración dt = 1 y método de Euler, ¿existe riesgo de oscilaciones espurias o inestabilidad numérica?
```

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## 4. La Batería de 6 Pruebas Determinísticas de Validación

Antes de aceptar cualquier propuesta de un LLM o entregar un modelo de simulación, el estudiante debe aplicar de forma metódica la siguiente batería de 6 pruebas:

```mermaid
flowchart TD
    Resp["Modelo Propuesto por la IA"] --> P1{"1. Bucket Freeze Test\n¿Las variables de nivel sobreviven a dt = 0?"}
    P1 -- No --> E1["ERROR: Clasificación inválida de Stock\n(La IA convirtió un flujo o auxiliar en stock)"]
    P1 -- Sí --> P2{"2. Consistencia Dimensional\n¿[Stock] = [Flow] * [Tiempo] en cada ecuación?"}
    P2 -- No --> E2["ERROR: Inconsistencia Dimensional\n(Ecuación matemáticamente absurda)"]
    P2 -- Sí --> P3{"3. Conservación y Fronteras\n¿Algún flujo material conecta variables auxiliares o abstractas?"}
    P3 -- Sí --> E3["ERROR: Falso Flujo de Forrester\n(Debe ser flecha de información)"]
    P3 -- No --> P4{"4. Conteo de Signos de Bucle\n¿(-1)^k con k = signos (-) coincide con R o B?"}
    P4 -- No --> E4["ERROR: Polaridad de bucle invertida\n(La IA erró en la multiplicación de signos)"]
    P4 -- Sí --> P5{"5. Prueba de Extremos\nSi Stock = 0, ¿el Outflow se anula instantáneamente?"}
    P5 -- No --> E5["ERROR: Violación de No Negatividad\n(Falta guardia física en la válvula)"]
    P5 -- Sí --> P6{"6. Ley de Little en Equilibrio\n¿En steady-state MT = Inflow * TR?"}
    P6 -- No --> E6["ERROR: Retraso material mal formulado\n(Inconsistencia en tiempo de residencia)"]
    P6 -- Sí --> OK["✅ MODELO AUDITADO Y APROBADO"]
```

### Detalle Operativo de las 6 Pruebas:

1. **Bucket Freeze Test (Prueba de Congelamiento Temporal):**  
   *Procedimiento:* Imagina que detienes el flujo del tiempo ($\Delta t = 0$). ¿La variable se puede medir de forma instantánea?  
   *Dictamen:* Si la variable sigue existiendo (litros en la represa, casas construidas, dinero en caja), es un **Stock**. Si se anula o requiere una unidad de tiempo para definirse (litros por minuto, casas por año, ventas por mes), es un **Flujo** o una **Auxiliar**. Si la IA llamó "stock" a una velocidad o caudal, el modelo está descalificado.
2. **Auditoría de Consistencia Dimensional:**  
   *Procedimiento:* Analizar las unidades de la integral de estado:
   $$[\text{Stock}] = [\text{Flujo}] \times [\text{Tiempo}]$$
   *Dictamen:* Si el stock son "viviendas" y el tiempo son "meses", el flujo DEBE ser "viviendas/mes". Si la IA sumó viviendas con viviendas/mes sin multiplicar por el tiempo de integración, la ecuación es errónea.
3. **Filtro de Conservación Material vs Información:**  
   *Procedimiento:* Revisar cada tubería de flujo con válvula.  
   *Dictamen:* Solo puede conectar Nube $\to$ Stock, Stock $\to$ Nube, o Stock $\to$ Stock (de la misma sustancia física). Si la IA trazó una tubería desde "Satisfacción del Cliente" hacia "Ingresos", se penaliza severamente: la satisfacción es información que modula la válvula, no un fluido físico.
4. **Verificación de Polaridad por Derivada Parcial y Conteo de Signos:**  
   *Procedimiento:* Para cada flecha $X \to Y$, calcular el signo de $\frac{\partial Y}{\partial X}$. En el bucle cerrado, contar los signos negativos ($k$):
   $$\text{Polaridad} = (-1)^k \implies \begin{cases} k \text{ par} \implies \text{Refuerzo } (R) \\ k \text{ impar} \implies \text{Balance } (B) \end{cases}$$
   *Dictamen:* Verificar si la IA invirtió polaridades por interpretar erróneamente dobles negaciones semánticas.
5. **Prueba de Condiciones Extremas (No Negatividad):**  
   *Procedimiento:* Evaluar la ecuación de salida cuando el nivel se agota:
   $$\lim_{\text{Stock} \to 0} \text{Outflow}(\text{Stock}, \dots) = 0$$
   *Dictamen:* Si el stock de agua llega a cero, el flujo de salida no puede ser positivo. La ecuación debe contener guardias lógicas como `max(0, ...)` o una *soft function* que cierre la válvula al aproximarse a cero.
6. **Auditoría de Little en Equilibrio Estacionario:**  
   *Procedimiento:* Para sistemas con retrasos de material con tiempo de residencia $TR$, forzar la simulación al equilibrio dinámico ($\frac{d(MT)}{dt} = 0$).  
   *Dictamen:* El material en tránsito acumulado DEBE satisfacer exactamente:
   $$MT = \text{Inflow} \times TR$$
   Si la simulación arroja un valor diferente en equilibrio, el retardo está acoplado de forma incorrecta.

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## 5. Rúbrica de Penalización de LunaSim (ISDC 2025)

Al evaluar respuestas de IA o entregas de compañeros, aplica la escala formal de penalización de la conferencia internacional de Dinámica de Sistemas:

| Falta Detectada | Penalización | Criterio de Corrección Obligatorio |
|---|:---:|---|
| **Flujo Invertido (*Flipped Flow*)** | -0.5 pts | Invertir la dirección de la flecha de flujo hacia la nube o el stock correcto. |
| **Flujo entre Stocks sin Conservación** | -0.75 pts | Desacoplar los stocks e intercalar nubes de frontera independientes. |
| **Flujo Faltante o Sobrante** | -1.0 pt | Ajustar la red de flujos a la hipótesis dinámica del enunciado. |
| **Influencia de Información dirigida a Stock** | -1.0 pt | Redirigir la flecha de información a la válvula de flujo reguladora. |
| **Variable Fantasma (declarada pero no usada)** | -0.5 pts | Eliminar la variable no conectada o vincularla a la ecuación correspondiente. |
| **Constante Hardcodeada en la Ecuación** | -1.0 pt | Declarar un parámetro explícito en el diagrama y conectarlo con flecha de información. |

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## 6. Formato Obligatorio: "Bitácora de Auditoría de IA"

Todos los trabajos prácticos de la cátedra que hayan empleado herramientas de IA deben anexar como última sección la siguiente bitácora completada por el grupo:

```markdown
### Anexo: Bitácora de Auditoría de IA

* **Herramienta y Modelo Utilizado:** [Ej: Claude 3.7 Sonnet / ChatGPT o3-mini / Gemini 2.5]
* **Objetivo de la Consulta:** [Ej: Asistencia en el pasaje de DDI a DF para el caso Represa]
* **Prompt Socrático Empleado:**
  > "[Transcribir textualmente el prompt utilizado]"
* **Respuesta Inicial Obtenida de la IA:**
  > "[Breve resumen o fragmento de la propuesta generada]"
* **Auditoría con la Batería de 6 Pruebas:**
  1. Bucket Freeze Test: [Aprobado / Falla detectada]
  2. Consistencia Dimensional: [Aprobado / Falla detectada]
  3. Conservación y Fronteras: [Aprobado / Falla detectada]
  4. Conteo de Signos de Bucle: [Aprobado / Falla detectada]
  5. Prueba de Extremos: [Aprobado / Falla detectada]
  6. Ley de Little en Equilibrio: [Aprobado / Falla detectada]
* **Alucinaciones / Errores Identificados en la IA:**
  * *Error 1:* [Ej: La IA conectó un flujo directo desde el nivel de 'Agua Represa' hacia 'Demanda de Población', tratando a la población como sumidero hidráulico.]
  * *Error 2:* [Ej: Invirtió el bucle de compuerta asumiendo que a menor agua se abre más la compuerta para cumplir la meta de consumo, ignorando la cota de barro.]
* **Corrección Realizada por los Estudiantes:**
  * [Explicar la corrección formal aplicada en el modelo final entregado con base en la teoría de Sterman y las clases de Romera.]
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