Inteligencia artificial aplicada al campo de la robótica

Abstract

En el siguiente documento se realizara el análisis de la inteligencia artificial, además de la que en síntesis que es un agente inteligente y su desarrollo, aplicaciones y categorías existentes, todo esto dentro de lo que abarca la inteligencia artificial, que dicho en pocas palabras no es más que una rama de la inteligencia artificial conocida como Robótica. Se utilizara el estado del arte para tratar de abarcar los temas más importantes dentro de lo que es la inteligencia artificial. Además de tratar de contestar la pregunta que nos hacemos "las computadoras pueden llegar a pensar".

Introducción

Como ya hemos venido viendo en los últimos tiempos que la tecnología viene caminando a pasos gigantes y sigue evolucionando al pasar el tiempo tanto es así que la tecnología computacional e informática que con sus algoritmos en muchos casos supera con mucha facilidad al ser humano en tareas como por ejemplo en la velocidad de realizar cálculos matemáticos, en pocas palabras muchas de las tareas que los humanos consideramos complicadas los ordenadores las realizan de una manera más sencilla, pero no podemos mencionar que los ordenadores son perfectos ya que a estos les resultan muy complicadas otras tareas como por ejemplo el reconocimiento de formas, el lenguaje natural, etc. [5]

Un ejemplo sencillo para ilustra la inteligencia de una maquina seria: Un simple reloj digital que reconoce la duración de los meses: 28, 30 o 31 días, e incluso ajusta la duración de febrero a 29 días si el año es bisiesto, demostrando cierto grado de inteligencia. [8]

La inteligencia artificial que podemos decir que es una rama de la computación debido a que en esta se utilizan algoritmos con una analogía artificial a través de programas de computador que si por otro lado es tomada como ingeniería, basada en una relación deseable de entrada-salida para sintetizar un programa de computador. "El resultado es un programa de alta eficiencia que funciona como una poderosa herramienta para quien la utiliza." [6]

Con todo lo dicho anteriormente se han desarrollado técnicas llamadas Inteligencia Artificial (IA en lo sucesivo) y podemos dar nuestro concepto; "La IA es la rama de la computación que por medios de algoritmos computacionales que mediante una arquitectura física son capaces de producir acciones y realizar tareas". [25] [24]

Para mejorar este concepto podemos mencionar algunas definiciones, en algunos casos no aceptados universalmente pero bastantes sencillas de comprender:

El nuevo y excitante esfuerzo de hacer que las computadoras piensen… máquinas con mentes, en el más amplio sentido literal. (Haugeland, 1985) [3]

La automatización de actividades que vinculamos con procesos de pensamiento humano, actividades como la toma de decisiones, resolución de problemas aprendizaje… (Bellman, 1978) [3]

El estudio de las facultades mentales mediante el uso de modelos computacionales.

(Charniak y McDermott, 1985) [3]

El estudio de los cálculos que hacen posible percibir, razonar y actuar. (Winston, 1992) [3]

El arte de desarrollar máquinas con capacidad para realizar funciones que cuando son realizadas por personas requieren de inteligencia. (Kurzweil, 1990) [3]

El estudio de cómo lograr que las computadoras realicen tareas que, por el momento, los humanos hacen mejor. (Rich y Knight, 1991) [3]

La Inteligencia Computacional es el estudio del diseño de agentes inteligentes. (Poole et al, 1998) [3]

La IA está relacionada con conductas inteligentes en artefactos (Nilson, 1998) [3]

Desarrollo

La inteligencia artificial es una ciencia nueva que debido a su complejidad y sus distintas aplicaciones en los distintos campos todavía se encuentra en desarrollo y perfeccionamiento. [3] [2] [26]

Se puede decir que al momento de realizar el estudio sobre la inteligencia artificial nos estamos estudiando a nosotros mismos, ya que como mencionamos anteriormente acerca de las distintas definiciones de la inteligencia artificial que nos dice: una computadora puede realiza tareas, o también nos dice que pueden percibir, realizar cálculos, tomar decisiones, resolución de problemas y sería muy tonto no decir que hasta aprender. Debido a esto es que podemos decir que nos estamos estudiando a nosotros mismos ya que todas estas acciones nosotros los humanos las realizamos en la vida cotidiana. [3] [2] [26]

Rich y Knight [1994], menciono las técnicas de IA tienen tres características principales que las diferencian de los otros métodos:

• La búsqueda para explorar las distintas posibilidades en aquellos problemas donde los pasos a seguir no estén claramente definidos. [5]

• Conocimiento que permite explorar la estructura y relaciones del mundo o dominio al que pertenece el problema y la reducción del número de posibilidades por considerar, tal como hacemos los humanos. [5]

• La abstracción que proporciona la manera de generalizar para los casos intrínsecamente similares. [5]

Agente Inteligente.

Con lo relacionado anteriormente acerca de los algoritmos computacionales que pueden realizar tareas, buscar una mejor solución a un problema o hasta aprender, etc. Pero la pregunta es ahora que pasa si a estos algoritmos los montamos dentro de una carcasa o estructura metálica, la respuesta más sencilla seria robot o para tratar de arreglar la respuesta seria llamarlo agente inteligente. Seria agente ya que lo estamos comparando con un ser humano, ya que costa con un algoritmo que en comparación con una persona seria su cerebro. [8] [5]

Para tratar de comprender mejor lo que sería un agente inteligente lo vamos a llamar Multiestrategi ya que tiene sistemas de aprendizaje y por integrar dos o más tipos de mecanismos de representación. Estos sistemas aprovechan las ventajas de las estrategias de aprendizaje, y por lo tanto se puede aplicar a una gama más amplia de problemas. El aprendizaje humano no está claramente limitado a una sola estrategia, pero puede afectar a cualquier tipo de este o una combinación de ellos, dependiendo de la tarea en cuestión. La investigación sobre el aprendizaje multiestrategico tanto, es una clave para entender los procesos de aprendizaje en general, para avanzar en el aprendizaje de la máquina, así como a la ampliación de la aplicabilidad de los métodos de enseñanza actual de la máquina a nuevos dominios de prácticas.[8] [15]

Un agente es cualquier cosa que se puede ver como la percepción de su entorno a través de sensores y actuar en ese entorno a través de sensores. Como ya sabemos los humanos tienen ojos, oídos piernas, manos, etc. Ahora vamos a comparar con un agente robótico que en remplazo a lo mencionado anteriormente tienen cámaras, infrarrojos para los sensores y motores. [16]

Un agente con extremidades se esquematiza en la Figura 1.

Figura 1. Agente que interactúa con el medio mediante sensores.

Dado que el agente cuenta con IA ósea con procesos lógicos computacionales podemos hacer que nuestro agente interactué con el medio ambiente así como lo indica la figura 1.

Tenemos que tener cuidado de distinguir entre la racionalidad y la omnisciencia (es la capacidad de saberlo todo, o de saber todo lo que se necesite saber). Un agente omnisciente conoce el resultado real de sus acciones, y puede actuar en consecuencia, pero es la omnisciencia, imposible en la realidad. Consideremos el siguiente ejemplo: estoy caminando por la Av. Las Américas un día y veo a un viejo amigo en la calle. No hay tráfico en las cercanías, así ser racional, me propongo a cruzar la calle. Mientras tanto, a 33.000 pies, una puerta de carga se cae de un avión que pasa,

y antes de llegar al otro lado de la calle la puerta me cae sobre mí. ¿Fui yo el irracional de cruzar la calle? [1] [7]

Cruzar la calle era racional, porque la mayoría de las veces la travesía sería éxito, y no había manera de que pudiera haber previsto la caída de la puerta. Tenga en cuenta que otro agente que estaba equipado con un radar para la detección de la caída de la puerta y colocar una protección de acero lo suficientemente fuerte como para repeler a la puerta esto sería más acertado, pero no sería lo más racional. [1]

En otras palabras, no podemos culpar a un agente por no tener en cuenta algo que podía no perciben, o por no tomar una acción (por ejemplo, rechazar la puerta de carga). Sin embargo, disminuye la exigencia de la perfección que no es sólo una cuestión de ser justos con los agentes.

El punto es que si se especifica que un agente inteligente siempre debe hacer lo que es en realidad más racional, será imposible diseñar un agente para cumplir con esta especificación. [1] [7]

En resumen, lo que es racional en un momento dado depende de cuatro cosas:

• La medida de rendimiento que define el grado de éxito.

• Todo lo que el agente ha percibido hasta ahora.

• Vamos a llamar a esta historia perceptual completa la secuencia de percepciones.

• Lo que el agente sabe sobre el medio ambiente.

• Las acciones que el agente puede realizar.

En la ciencia cognitiva convergen modelos computacionales de IA y técnicas de psicología intentando elaborar teorías sobre el funcionamiento de la mente humana, enfoque basado en los trabajos sobre lógica del filósofo griego Aristóteles que intenta codificar los procesos de razonamiento mediante esquemas de argumentación con las que se llega a conclusiones correctas si se parte de premisas correctas. [8] [12] [14] [23]

Para tratar de comprender mejor lo que es un agente inteligente, ya que muchos podemos pensar que el agente inteligente seria solo un programa de computadora montado sobre una carcasa lo cual dicho de esta manera seria un concepto o una idea muy errónea a lo que verdaderamente seria una agente inteligente. Se tratara de comparar a un agente informático con simples programas que los realizamos a diario en las computadoras para ver las amplias diferencias que existe entre estos dos conceptos mencionados. [8] [12] [14] [23]

Agente informático vs programa convencional:

• Dotados de controles autónomos.- esto quiere decir que tienen dispositivos de control con un alto grado de sofisticación los cuales permiten que trabajen sin ningún tipo de conexión para su configuración.

• Perciben su entorno.- como ya se menciono anteriormente consta de sensores y de motores para percibir todo lo que se encuentra a su alrededor para así tomar las mejores decisiones.

• Persisten durante un periodo de tiempo prolongado.

• Se adaptan a cambios.- al contar con sensores capaces de percibir el medio que lo rodea y de un algoritmo para analizar la respuesta de los sensores podemos decir que el algoritmo tomara las mejores decisiones para llevar acaba la tarea solicitada.

• Capaces de alcanzar objetivos diferentes.- no se desarrollan para un solo propósito ya que como mencionamos se adaptan a cambias los cuales permitirán realizar varias tareas.

Agente racional: aquel que actúa con la intención de alcanzar el mejor resultado o, cuando hay incertidumbre, el mejor resultado esperado. [8] [23]

Disciplinas que han contribuido a la IA

Filosofía

• ¿Se pueden utilizar reglas formales para extraer conclusiones válidas?

• ¿Cómo se genera la inteligencia mental a partir de un cerebro físico?

• ¿De dónde viene el conocimiento?

• ¿Cómo se pasa del conocimiento a la acción?

Matemáticas

• ¿Qué reglas formales son las adecuadas para obtener conclusiones válidas?

• ¿Qué se puede calcular?

• ¿Cómo razonamos con información incierta?

Economía

• ¿Cómo se debe llevar a cabo el proceso de toma de decisiones para maximizar el rendimiento?

• ¿Cómo se deben llevar a cabo acciones cuando otros no colaboran?

• ¿Cómo se deben llevar acciones cuando los resultados se obtienen en un futuro lejano?

Neurociencia

• ¿Cómo procesa información el cerebro?

Psicología

• ¿Cómo piensan y actúan los humanos y los animales?

Ingeniería computacional

• ¿Cómo se puede construir una computadora eficiente?

Teoría de control y cibernética

• ¿Cómo pueden los artefactos operar bajo su propio control?

Robótica

Cabe destacar que IA no es solo un proyecto de investigación científica, si alguna vez hemos jugado ajedrez o algún otro tipo de juego en la computadora en donde nuestro contrincante no es una persona, entonces por consecuencia podemos decir que estamos jugando contra una inteligencia artificial, también podemos ver este tipo de comportamiento en los videojuegos en donde podemos interactuar o buscar algún tipo de enfrentamiento con otro jugador dando así reacciones básicas y comportamientos necesarios al jugador para así tratar de simular que estamos jugando contra otra persona. [23] [24] [27]

Todo lo que se a venido hablando hasta ahora sobre el tema de lo que es un agente inteligente y la IA es relacionada a los robots ya que estos constituyen una rama de la informática que en los últimos tiempos está adquiriendo creciente importancia. [23] [24] [27]

Su principal campo de estudio lo constituyen los procedimientos necesarios para elaborar sistemas entre cuyas prestaciones figuren más que una tarea automatizada y que dispongan de capacidad humana para desarrollar razonamiento alguno acerca de dicho proceso. Todos estos factores están íntimamente relacionados a otra aéreas como ya se menciono anteriormente en las disciplinas que intervienen en la IA. [23] [24] [27]

Podemos decir que básicamente la robótica atiende a una idea de estructura mecánica universal capaz de adaptarse simulando un comportamiento humano frente a diversa acciones. La robótica en sentido general es una rama de la inteligencia artificial que estudia el diseño y la construcción de maquinas que tienen la capacidad de desempeñar tareas adaptables, aunque pueda sonar a algo relacionada a la ciencia ficción la robótica se considera hoy en día una industria establecida en donde podemos observar a robots que nos rodean. [23] [24] [27]

El problema que surge aquí es que dicho robot no es el humanoide que estamos acostumbrados a ver en el cine, sino de eficientes maquinas que carecen de personalidad que se basan en un estándar de políticas o reglas como pueden ser planificación de rutas, algoritmos de aprendizaje automáticos, clasificación de rostros, reconocimiento de voz, toma de decisiones, control de hardware, etc. [23] [24] [27]

Podemos decir que esta lista viene de técnicas y campos fundamentales para la inteligencia artificial además de los ya mencionados podemos incluir otros campos como son: aprendizaje automático, ingeniería del conocimiento, lógica difusa, redes neuronales artificiales, sistemas basada en reglas, razonamiento basado en casos, computación evolutiva, lingüística computacional, procesamiento del lenguaje natural, etc. [23] [24] [27]

Como ya se menciono anteriormente un robot es un dispositivo compuesto por sensores que reciben datos de entrada y que pueden estar conectados a la computadora, esta al recibir la información de entrada ordena al robot que efectúa una determinada acción. Puede ser que los propios robots dispongan de microprocesadores que reciban el input de los sensores y que estos microprocesadores ordenen al robot la ejecución de las acciones para las cuales está concebido. [23] [24] [27]

Podemos decir que el ser artificial es una realidad un semi-perfecto simulacro, con miembros articulados, lenguaje semi-articulado y carente aun de reacciones articuladas.

El empleo de la IA a dado un gira orientado a aquellas profesiones que ya sea por lo incomodo, peligro o complicado de su trabajo, necesita apoyo de un experto en la materia, la ventaja que trae de disponer de un sistema artificial, no son más que la de soluciones a errores y defectos propios del ser humano, es decir el desarrollo de sistemas expertos que hoy en día se están utilizando con éxito en los campos de la medicina, geología, aeronáutica y aunque todavía no esté perfeccionado el concepto de lo que es la robótica podemos decir que está haciendo un buen trabajos en los diferentes campos de estudio hasta el día de hoy. [23] [24] [27]

Todo esto mencionado en el campo de la robótica no es más que un resumen de lo que ya se menciono anteriormente pero ya todo eso enfocado en un solo punto en lo que hoy se conoce como Robótica.

"Las computadoras pueden llegar a pensar".

Ya sabemos lo que es un agente inteligente o como comúnmente lo llamamos robot que es un simulacro al ser humano si lo podemos decir así. Como podemos llegar nosotros los humanos a saber si las maquinas o en este caso los robots pueden llegar a pensar. Para esto se analizara un concepto muy interesante como lo es la prueba de Turing.

La Prueba de Turing.

Para poder comprender este tema primero tómenos el caso donde un asistente virtual nos ayuda a ejecutar algún trabajo como acurre con las llamadas telefónicas cuando necesitamos algún asistente para la solución de algún problema. En muchos otros casos los agentes virtuales responden razonablemente bien a las preguntas o afirmaciones de los usuarios.[13] [3] [8]

La prueba propuesta por Alan Turing (1950) para proporcionar una definición operacional, capacidad pensante y satisfactoria de inteligencia de una maquina, fue

la de un "juego de imitaciones" que en lo posterior se llamaría "Prueba de Turing" [8] [3]

A través de la misma, un ser humano actuando como juez, quien interactúa con una máquina y otro ser humano, como se muestra en la figura 2, en donde el juez debe tratar de distinguir si las respuestas a una serie de preguntas planteadas son o no de una persona o una maquina. La hipótesis positivista detrás de la Prueba de Turing, es que si no es posible realizar dicha distinción, entonces el comportamiento de la máquina es equivalente al de un ser humano y consecuentemente exhibe un grado de inteligencia propio de estos, es decir "es inteligente". [8] [3]

Figura 2. La Prueba de Turing.

Este argumento ha sido ampliamente debatido en las últimas décadas, siendo la experiencia de la "Cámara China" una de las más contundentes para negar la inteligencia de una máquina que pasara la Prueba de Turing. [9]

Sin embargo, la Prueba de Turing, ha sido tan influyente en el campo de la Inteligencia Artificial que, sumada a premios como el Lobner, ha direccionado muchos de los esfuerzos en la materia a "inteligencias" cuyo propósito sea en confundir a un ser humano: el juez de la Prueba de Turing. [10]

Ninguna "maquina" a la fecha ha podido pasar la Prueba de Turing.

Ray Kurzweil predice que la computadora pasará consistentemente dicha prueba hacia el 2029 (2020 para Hans Moravec), basado en el concepto de singularidad (En futurología, la singularidad tecnológica es un evento futuro en el que se predice que el progreso tecnológico y el cambio social se acelerarán debido al desarrollo de Inteligencia Artificial, cambiando nuestro entorno de manera tal, que cualquier ser humano anterior a la Singularidad sería incapaz de imaginar.)[11]

Conclusión o aporte realizado por el autor gracias al estudia del arte sobre inteligencia artificial.

Si bien la pregunta "¿pueden las máquinas pensar?" admite un amplio número de interpretaciones y posibles respuestas; desde un punto de vista práctico, la capacidad de procesamiento actualmente disponible y el desarrollo de las técnicas propias del Procesamiento del Lenguaje Natural, permiten aplicaciones en las cuales es necesaria cierta capacidad cognitiva, hasta hace poco, asociada exclusivamente a los seres humanos.

Así, el comportamiento exhibido por ciertos Agentes Virtuales actuales, en circunstancias y contextos definidos, puede ser considerado "inteligente" y equivalente al que evidenciarían seres humanos de capacidad media, en iguales condiciones. Esto permite un sin número de aplicaciones en las organizaciones: Atención a Clientes, Soporte a Usuarios, Capacitación, etc.

La tecnología de la inteligencia artificial va a alcanzar el punto tan grande hasta cuando el hombre no la pueda controlar y ahí es cuando el hombre se convertirá en lo hoy en día se conoce como un androide (un humano con partes de robots y computadoras) para poder dominar y no ser dominado por su propia tecnología.

Tal y como pasa en las películas de ciencia ficción. Y esta es una realidad que se puede encuentra a la vuelta de la esquina.

Referencias

[1] Stuart J. Russell and Peter Norvig, "Artificial Intelligence – A Modern Approach", Libro, pg. 3-5, 31-33

[2] Lina Marcela Cepeda Diaz, "Inteligencia artificial", Articulo, pg. 1-5.

[3] Dr. Edgard Iván Benítez Guerrero, "Artificial Intelligence – Introducción a la IA", Articulo, pg. 3.

[4] http://aima.cs.berkeley.edu/contents.html

[5] Vicente Pablo Guerrero Bote/ Cristina López-Pujalte, "Inteligencia artificial y documentación", Articulo, pg. 2-

[6] http://bvs.sld.cu/revistas/san/vol2_2_98/san15298.htm

[7] Ali Ghorbani, Faculty of Computer Science, University of New Brunswick

Evangelos Milios, Faculty of Computer Science, Dalhousie University, "Pomputational Intelligence", pg. 1

[8] Mg. Néstor H. Mazza, Universidad de Buenos Aires – Facultad de Ciencias Económicas Jornada Académica Anual del Departamento de Sistemas, "Inteligencia Artificial: la prueba de Folstein". Artículo – Paper, pg 2.

[9] John Searle J. "Minds, Brains and Programs". The Behavioral and Brain Sciences. 1980.

[10] The Loebner Prize in Artificial Intelligence

http://www.loebner.net/Prizef/loebner-prize.html

[11] Kurzweil R. "The Singularity is near. When Humans Transcend Biology" 2005 Viking Press. ISBN: 0670033847.

[12] Goldberg K. "The Robot in the Garden: Telerobotics and Telepistemology in the Age of the Internet", The MIT Press; 1St Edition edition (March 20, 2000) MIT Press, ISBN-13: 978-0262072038.

[13] Turing, A.M. "Computing machinery and intelligence". 1950. Mind,

59, 433-560.

[14] Y. Yorozu, M. Hirano, K. Oka, and Y. Tagawa, "Electron spectroscopy studies on magneto-optical media and plastic substrate interfaces (Translation Journals style)," IEEE Transl. J. Magn.Jpn., vol. 2, Aug. 1987, pp. 740–741 [Dig. 9th Annu. Conf. Magnetics Japan, 1982, p. 301].

[15] M. Young, The Techincal Writers Handbook. Mill Valley, CA: University Science, 1989.

[16] S. P. Bingulac, "On the compatibility of adaptive controllers (Published Conference Proceedings style)," in Proc. 4th Annu. Allerton Conf. Circuits and Systems Theory, New York, 1994, pp. 8–16.

[17]http://www.itba.edu.ar/nuevo/archivos/secciones/art_revistas_5.pdf

[18]http://www.dia.fi.upm.es/index.php?page=aprendizaje-automatico&hl=es_ES

[19]http://www.blackwellpublishing.com/journal.asp?ref=0824-7935

[20]http://www.slideshare.net/adrysilvav/estado-del-arte-en-investigacinpara-qu-sive-540262

[21]http://doctorado.umh.es/programas%202005_2007/Automatica_asignaturas.pdf

[22]http://eia.udg.edu/~blopez/publicacions/JENUI%2701.pdf

[23]Francisco Escolano R. and Miguel Ángel Cazorla Q. "Inteligencia artificial: modelos, técnicas y áreas de aplicación", Libro, capitulo 8.

[24] Luis Alvarez Munárriz – "Fundamentos de Inteligencia Artificial", Libro, capitulo 1.

[25]http://www.monografias.com/trabajos16/inteligencia-artificial-historia/inteligencia-artificial-historia

[26]www.monografias.com/trabajos…/desarrollo…/desarrollo-creatividad.pdf

[27] Video realizado por Simon Maquilon B. Universidad de Panama, FIEC. http://www.youtube.com/watch?v=wcPyBbViMWA

[28] El Ser Creativo, I Congreso de Mentes Brillantes, Debate del viernes 22 de octubre de 2010 por la tarde.Participaron: Guy Kawasaki (marketing devocional Apple), Bernardo Hernández (Director de Marketing de Producto de Google), Rahaf Harfoush (creadora de la parte online de la campaña de Obama) y Darío Gil (Director Nanotecnología de IBM).

Autor:

Tamay Crespo Carlos Alfredo

Universidad Politécnica Salesiana