jueves, 31 de mayo de 2007

Fundamentos de la Inteligencia Artificial: La Cibernética

En nuestros días la Cibernética no debe verse ni como una ciencia, ni como una disciplina; sino como un movimiento de ideas, que trató de romper con la estrechez de conocimientos propios de cada disciplina. El movimiento cibernético permitió que científicos de ramas muy diferentes se agruparan en colectivos de investigación y por primera vez, matemáticos, fisiólogos y especialistas en electrónica se integraran en equipos multidisciplinarios. Su creador Norbert Wiener después de estar años trabajando en las teorías matemáticas y de agregar algunas fórmulas más al gran aparato matemático, comenzó a trabajar en cuestiones técnicas como el control de los disparos de la artillería antiaérea y la transmisión más eficiente de mensajes codificados a través de sistemas de comunicaciones. Escribió un libro sobre cibernética y el control en los animales y las máquinas que se convirtió en un éxito. Las condiciones estaban dadas para una nueva revolución dentro de la ciencia.

La cibernética se basa en el estudio de las máquinas (objetos artificiales) y su aplicación, lo que promovió una nueva revolución científica sobre la base de la interrelación de los humanos con las máquinas a un ritmo tecnológico de crecimiento jamás visto y de carácter impredecible. Este ritmo ya se hace sentir y podemos afirmar, por ejemplo, que un hombre del siglo XVI pudiese muy bien, haber vivido sin mucho sobresalto en el siglo XVII en cambio uno del siglo XIX tendría grandes problemas para adaptarse al XX y todo indica que esta aceleración seguirá aumentando, lo cual hará que una persona en su vejez tenga que vivir en un mundo totalmente diferente al de su infancia.

Con la cibernética el concepto de máquina ha ido cambiando a lo largo de los años. Luego de aquellas primeras máquinas mecánicas donde se pretendía reemplazar completa o parcialmente el trabajo físico del hombre y de los animales, han seguido otras, cuyo fin, es la mecanización del trabajo intelectual. Hoy las máquinas realizan funciones que antes se consideraban propias del intelecto humano. Pero quizás el aporte más importante de la cibernética fue fundamentarse sobre las analogías, de ahí su característica de ciencia exógena, la cual está dada por la interrelación con otras ramas del conocimiento y su asimilación interna, pero sobre todo por la propuesta de teorías generales que expliquen fenómenos propios de las otras ciencias. Por ejemplo, la cibernética ha preferido basarse en la teoría de los modelos, que hace más hincapié en la representación funcional de los organismos que en su estructura en el sentido vertical o jerárquico. Esto, unido a la búsqueda de analogías entre los fenómenos y no a la reducción de uno en otro la llevó a convertirse en una ideología científica para la comprensión del mundo.

Otro de los aportes de la cibernética, es la utilización del aparato matemático, que hasta ese momento era de uso casi exclusivo de la física y como la cibernética a su vez era una disciplina común a varios sectores de investigación, trajo como consecuencia que ramas como la psicología, la sociología y la biología, pudieran de alguna manera formalizar sus teorías, y aún fue más lejos, ya que les proporcionó métodos de experimentación mediante la creación de máquinas que permitieran estudiar conductas, reacciones, reflejos, aprendizaje, etc.

Cuando los cibernéticos intentaban modelar la estructura de un objeto, más que la estructura lo que tenían en cuenta era la reproducción de su funcionamiento sobre otra estructura y se aspiraba a que ese modelo u objeto artificial exhibiera una conducta similar a la del original. Digo similar porque en realidad la conducta mostrada por los modelos siempre ha estado supeditada a la interpretación del investigador. Estos intentos de modelación llevaron a los científicos a la construcción de máquinas con conducta como las tortugas de Grey Walter y los zorros de Albert Ducrocq, que no eran más que pequeñas máquinas dotadas de movimiento y que se orientaban por la luz, otras se orientaban por el sonido o poseían alguna forma de radar. Pero lo más interesante era la interpretación que se le daba al comportamiento de estos ciberanimalitos. Para Grey Walter las tortugas podían pasar de un comportamiento flemático a otro irascible. Para Ducrocq, sus zorros eran capaces de manifestar sentimientos de afecto entre si. Sé que esto a los racionalistas les puede parecer infantil, pero ¿no es interesante por no decir válido que el ser humano siga recurriendo a su fantasía para interpretar los fenómenos y que mantenga viva, en estos tiempos de determinismo científico, su capacidad de "sorprenderse"?.

Hoy nadie habla de las experiencias emocionales con tortugas, zorros, ratones... Las ideas eran demasiado simples: cualquier aparato podía mostrar alguna forma de conducta humana. Ese era el gran sueño de los cibernéticos: reproducir la vida en todas sus manifestaciones y no sólo la inteligencia, como pretende en estos tiempos la Inteligencia Artificial. Y es que la Cibernética no basó su investigación sobre la base de que la máquina sustituiría al hombre, ya que siempre vio a ambos como sistemas con analogías funcionales, que a la vez que tenían grandes diferencias por ser organismos con estructura y organización propias poseían a su vez, muchas similitudes; De a.C. que los cibernéticos le dieran, siempre, mayor importancia a la influencia de la estructura sobre la mente, pero ambos vistos como un sistema capaz de funcionar como un todo.

Vivimos en un mundo de crisis tanto social como espiritual, y el hombre desesperado vuelve sus ojos a la ciencia y espera de ella la solución a los grandes problemas que lo agobian y ve en la ideología cibernética un nuevo enfoque. Veamos algunos de los problemas que se están retomando: El sistema educativo, la salud (las prótesis), la muerte, la creatividad, la producción de bienes de consumo, el desarrollo, la comprensión de la mente humana, la felicidad, la evolución (convergencia hombres y máquinas), nuevas formas de organización social (posthumanidad), mejoramiento humano (conexión hombre máquinas)

Es por eso que la Cibernética al pasar de los años se ha ido transformando en una de las ideologías de la ciencias más influyentes, y al igual que la Física y la Biología, engendra grandes promesas y para muchos se convierte en la nueva salvadora del mundo, gracias a que ha aportado una de las metáforas más ricas y poderosas: la llamada metáfora computacional o cibernética, que ofrece una nueva óptica de la sociedad y abre las puertas hacia una nueva era post-industrial. Hoy en día son muchos los que piensan que la máquina sustituirá al hombre, o los que creen que la mente humana se puede simular a través de una computadora, o los que sueñan con crear una vida artificial.

viernes, 25 de mayo de 2007

Paradigmas de interacción

Estamos en el cambio hacia la tercera generación del ordenador personal o de tecnologías personales, donde la tecnología desaparecerá en la herramienta, aportando funcionalidades valiosas, pero quitándose de en medio, la generación donde el ordenador desaparece en herramientas específicas a tareas.
Alan Kay

Los paradigmas de interacción son los modelos de los que se derivan todos los sistemas de interacción. Actualmente existen 4 paradigmas de interacción hombre-computadora.
1. La computadora personal o de sobremesa
2. La realidad virtual
3. La computación ubicua
4. La realidad aumentada

1. La computadora personal.

Para Donald Norma, la computadora personal es probablemente la tecnología más frustrante jamás fabricada, a lo que agrega: es demasiado visible, demasiado exigente y controla nuestro destino. Su complejidad y sus frustraciones son debidas a la concentración de demasiadas funciones en una caja que está en nuestra sobremesa

2. La realidad virtual.

El termino de realidad virtual (RV) se suele aplicar a
• Interfaces en 3D con las que se puede interactuar y se actualizan en tiempo real
• Sistemas cuyo nivel de autonomía, interacción y sensación de presencia es casi igual al del mundo real

Donde las condiciones necesarias para hablar de un sistema de RV:
• Sensación de presencia física directa mediante indicaciones sensoriales (visuales, auditivas, hápticas) creadas por la tecnología
• Indicaciones sensoriales en tres dimensiones
• Interacción natural. Permiten manipular los objetos virtuales con los mismos gestos que los reales: coger, girar, etc.

3. La Computación Ubicua.

Trata de extender la capacidad computacional al entorno del usuario.

Permite que:
• La capacidad de información esté presente en todas partes en forma de pequeños dispositivos muy diversos que permiten interacciones de poca dificultad conectados en red a servidores de información
• El diseño y localización de los dispositivos son específicos de la tarea objeto de interacción
• La computadora queda relegada a un segundo plano, intentando que resulte “transparente” al usuario (ordenador invisible)
• La interacción se diluye en el entorno
- La capacidad informática está por todas partes
- Dispositivos grandes y pequeños
- Una infraestructura global de información
- Conectados entre ellos
- Actúan como detectores y controles
• Forma parte y mejora el mundo real

La computación ubicua tiene su origen en las ideas de Mark Weiser, Xerox PARC, 1991

Podemos decir que son entornos en los que los usuarios no interaccionan directamente con ordenadores, sino con dispositivos de diverso tipo y tamaño. Se considera los opuesto a la realidad virtual.

Realidad Virtual: el mundo en la computadora
Realidad ampliada: El mundo en las computadoras en el mundo

En la realidad ampliada existe una gran variedad de dispositivos:
• Insignias activas
• Marcas
• Tabletas
• Pizarras, etc.

Pero hasta el momento, los avances en hardware que se han producido no son suficientes para el cambio de paradigma.

4. La realidad aumentada

Son ambientes aumentados de la realidad o ambientes simplemente aumentados, en los que se trata de reducir las interacciones con el ordenador utilizando la información del entorno como una entrada implícita

La realidad aumentada integra el mundo real y el computacional:
• El mundo real aparece aumentado por información sintética
• Se consigue una disminución importante del coste interactivo

Y tiene entre sus objetivos
• Mejorar la interacción con el mundo real
• Integrar el uso del ordenador en actividades cotidianas
• Posibilitar el acceso a usuarios diversos y no especializados. Los objetos cotidianos se convierten en objetos interactivos
• Trasladar el foco de atención del ordenador al mundo real. La información se traslada al mundo real, en lugar de introducir el mundo real en el ordenador (realidad virtual)
• Cconstruir entornos interactivos que aumenten directamente los sentidos de un usuario con material generado por ordenador

Estas son las tecnologías en las que se esta trabajando

• Visualizadores personales: Dispositivos que permiten ver a través de un casco para aumentar los sentidos visuales y auditivos de un usuario
• Ordenadores corporales
• Entornos aumentados
• Interfaces de usuario tangibles
• Integración el mundo real y el computacional: (Wellner,1993)
• Método más común: Solapamiento entre la información digital y las imágenes del mundo real a través del uso de visualizadores en casco o proyecciones de vídeo
• Combinación del medio ambiente con objetos asibles
• Reconocimiento automático de la situación del usuario a través de diversas técnicas de reconocimiento: tiempo, posición, objetos, códigos de barra…


Líneas fundamentales de investigación

1. Aplicar la realidad virtual al mundo real
• Se aumenta o mejora la visión que el usuario tiene del mundo real con información adicional sintetizada
• La información se superpone mediante el uso de gafas especializadas

2. Usar dispositivos que aumentan la realidad e interaccionan directamente con ella
• El usuario interactúa con el mundo real, que está aumentado con información sintetizada
• No se trata de superponer la información real con la virtual, sino de hacer participar a objetos cotidianos como un lápiz o una mesa que interactúan con el sistema de forma automática

Entre las áreas aplicación se encuentran.

• Medicina
• Mantenimiento mecánico y reparación
• Diseño interior
• Cultura, ocio


Tiene como líneas principales de trabajo.

• Superficies interactivas: Transformación de la superficie dentro de un espacio arquitectónico (paredes, mesas, puertas, ventanas) en una superficie activa entre el mundo físico y el mundo real
• Acoplamiento de bits y átomos: Acoplamiento sin interrupciones entre los objetos de cada día que se pueden coger (tarjetas, libros, etc.) con la información digital que está relacionada con ellos
• Medio ambiente: Uso del medio ambiente como sonido, luz, corrientes de aire y movimiento de agua como interfaces de fondo

miércoles, 9 de mayo de 2007

Interfaces de interacción

Definición de interfaz:
Las interfaces básicas de usuario son aquellas donde se incluyen menús, ventanas, teclado, ratón, etc. En general, son todos aquellos canales por los cuales se permite la comunicación entre el hombre y la computadora.

Se considera a una interfaz multimodal cuando se usan múltiples canales de comunicación simultáneamente.

Canales de comunicación
- Teclado
- Mouse
- Display
- Micrófono
- Bocinas

Característica de la multimodalidad
- Eficiencia: Apuntar es más fácil que describir
- Redundancia: Dos fuentes de información son mejores que una
- Naturalidad: Imitar la interacción entre humanos
- Exactitud: Combinación de fuentes que dan más certidumbre

Otras modalidades alternativas

Otras modalidades alternativas

Los conversores texto a voz (text to speach – TTS), que surgieron hacia finales de los años 70. Eran máquinas capaces de convertir texto tecleado en voz (conversor texto-voz), que junto con los programas de reconocimiento óptico de caracteres (Optical Carácter Recognition en inglés) produjeron los primeros sistemas comerciales para leer libros en voz alta.

Ejemplo de programa que lee los textos por ti
TextAlaoud: http://www.nextup.com/

Interfaces adaptativas

Son aquellas que pueden cambiar de acuerdo al contexto y que son capaces de aprender de acuerdo al perfil de los usuarios.

Se esta produciendo un cambio en los dispositivos para interactuar.
• Varios tamaños de display.
• Alternativas como escritura a mano.
• Identificación del contexto.
• Contextos visibles
• Adaptable a dimensiones de pantalla.

Otras interfaces

Interfaces inteligentes: Esta relacionada con la interacción asistida y con el uso de los agentes inteligentes y con la interpretación semántica de los problemas.

Interfaces emotivas: tiene como objetivo desarrollar tareas que tienen que ver con el estado emotivo de la persona. Permite medir algunos tipos de emoción como: alegria, tristeza, sorpresa, cansancio, etc.

Interfaces táctiles: permite el acoplamiento entre el mundo sensible al tacto con nel mundo generado por la computadora. Tiene aplicación en personas con limitaciones físicas.

Se espera que las computadoras portátiles se integrarán a la vestimenta de las personas. Se prevén diferentes sistemas de ayuda personal y profesional (agendas, sistemas para navegación en carretera o en ciudad, ayuda para la realización de tareas, acceso a telefonía e Internet, etc.) en lo que ya se conoce como wearable computation. Independientemente de la función de este tipo de dispositivos, está claro que los ordenadores que «se llevan puestos», entre otras características propias, necesitan un sistema especial de interacción con el usuario.