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 materiales incluyen objetos hechos por el hombre, como edificios y máquinas , y objetos naturales, como organismos biológicos , minerales y productos químicos . Las estructuras abstractas incluyen estructuras de datos en informática y forma musical . Los tipos de estructura incluyen una jerarquía (una cascada de relaciones de uno a muchos), una red que presenta enlaces de muchos a muchos o una red que presenta conexiones entre componentes que son vecinos en el espacio.
Los edificios , las aeronaves , los esqueletos , los hormigueros , los diques de castor , 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 dividen en categorías , según sus diferentes enfoques y estándares de diseño, 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 a través del análisis estructural , que es 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 estructuras tempranas como Chichén Itzá . Un elemento unidimensional tiene una dimensión mucho más grande que las otras dos, por lo que las otras dimensiones pueden descuidarse en los cálculos; sin embargo, la relación de las dimensiones más pequeñas y la composición pueden determinar la rigidez a la flexión y la compresión del elemento. Los elementos bidimensionales con una tercera dimensión delgada tienen poco de ambos, 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 marcos, que se componen principalmente de estructuras unidimensionales (flexiones). Otros tipos son las estructuras de vector activo , como cerchas , estructuras de superficie activa , como carcasas y placas plegadas, estructuras de forma activa, como estructuras de cables o membranas, y estructuras híbridas. [3] : 134–136
Las estructuras biológicas que soportan carga, como los huesos, los dientes, los caparazones y los tendones, obtienen su fuerza de una jerarquía de múltiples niveles de estructuras 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 proteínas y ácidos nucleicos . [6] La función de estas moléculas está determinada por su forma, así como por su 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 una cadena principal peptídica formada 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 ida y vuelta 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 una variedad de 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 con una línea para cada par de electrones que se comparte. En una versión simplificada de dicho diagrama, llamada fórmula esquelética , solo se muestran los enlaces carbono-carbono y los grupos funcionales. [9]
Los átomos de 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 sobre un punto, reflexiones sobre planos de simetría y traslaciones (movimientos de todos los puntos en la misma cantidad). Cada cristal tiene un grupo finito, llamado grupo espacial , de tales operaciones que lo mapean sobre sí mismo; hay 230 grupos espaciales posibles. [10] : 125–126 Según la ley de Neumann , la simetría de un cristal determina qué propiedades físicas, incluidas la piezoelectricidad y el ferromagnetismo , puede tener el cristal. [11] : 34–36, 91–92, 168–169
Una gran parte del análisis numérico implica identificar e interpretar la estructura de las obras musicales. La estructura se puede encontrar a nivel de parte de una obra, de la obra entera o de un grupo de obras. [12] Los elementos de la música como el tono , la duración y el timbre se combinan en elementos 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 hace que sea más fácil para un oyente comprender y recordar la música. [13] : 80
En analogía con la terminología lingüística , los motivos y las frases se pueden combinar para formar ideas musicales completas, como oraciones y frases . [14] [15] Una forma más grande se conoce como período . Una de esas formas que se usó ampliamente entre 1600 y 1900 tiene dos frases, un antecedente y un consecuente , con una media cadencia en el medio y una cadencia completa al final que proporciona puntuación. [16] : 38–39 En una escala más grande están las formas de un solo movimiento, como la forma sonata y la forma contrapuntística , y las formas de múltiples 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 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. La estructura y la 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 de la sociología. En este contexto, la agencia se refiere a la capacidad humana individual de actuar de forma independiente y tomar decisiones libres. La 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: Una matriz tiene un índice que se puede usar para el acceso inmediato a cualquier elemento de datos (algunos lenguajes de programación requieren que se inicialice el tamaño de la matriz ). Una lista enlazada se puede reorganizar, aumentar o reducir, pero se debe acceder a sus elementos con un puntero que los vincule en un orden particular. [19] : 156 A partir de estos, se pueden crear cualquier cantidad de otras estructuras de datos, como pilas , colas , árboles y tablas hash . [20] [21]
Al resolver un problema, una estructura de datos es generalmente 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 datos abstracto . [22] : ix
La arquitectura de software son las elecciones específicas que se hacen entre las alternativas posibles dentro de un marco. Por ejemplo, un marco puede requerir una base de datos y la arquitectura especificaría el tipo y el fabricante de la base de datos. La estructura del software es la forma en que se divide en componentes interrelacionados. Una cuestión estructural clave es minimizar las dependencias entre estos componentes. Esto hace posible cambiar un componente sin requerir cambios en otros. [23] : 3 El propósito de la estructura es optimizar (brevedad, legibilidad, trazabilidad, aislamiento y encapsulación, mantenibilidad, extensibilidad, rendimiento y eficiencia), siendo ejemplos: elección de lenguaje , código , funciones , bibliotecas , compilaciones , evolución del sistema o diagramas para lógica de flujo y diseño . [24] Los elementos estructurales reflejan los requisitos de la aplicación: por ejemplo, si el sistema requiere una alta tolerancia a fallas, 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 consiste en una o más premisas de las que se infiere una conclusión . [28] Los pasos de esta inferencia se pueden expresar de manera formal y su estructura se puede analizar. Dos tipos básicos de inferencia son la deducción y la inducción . En una deducción válida , la conclusión se sigue 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]