lunes, 22 de enero de 2007

Inteligencia artificial: actividades y aplicaciones

En sus años de consolidación como ciencia la IA se dedicó a aquellos problemas que estaban relacionados con la inteligencia y abordo temas tales como la solución de problemas, la demostración de teoremas y los juegos. Conforme las investigaciones de IA progresaron, aparecieron nuevas áreas, tales como la percepción (visión y habla) comprensión del lenguaje natural y el aprendizaje automático.
La percepción del mundo que nos rodea es un elemento crucial para nuestra supervivencia. Dichas tareas son difíciles ya que incluyen señales analógicas (previas a las digitales); estas señales suelen contener bastante ruido, aunque normalmente se percibe a la vez una gran cantidad de objetos (algunos de los cuales pueden estar parcialmente tapados por otros).

La habilidad de utilizar el lenguaje para comunicar gran variedad de ideas es quizá el aspecto más importante que separa a los humanos del resto de los animales. La comprensión del lenguaje hablado es un problema de percepción difícil de resolver por las razones ya explicadas. Es posible, sin embargo, restringir el problema al lenguaje escrito. Este problema, normalmente denominado comprensión del lenguaje natural, es aún extremadamente difícil. Para poder comprender frases sobre un cierto tema, es necesario no sólo poseer un conocimiento amplio sobre el propio lenguaje (vocabulario y gramática), sino también manejar el suficiente conocimiento sobre dicho tema para reconocer las suposiciones no expresadas en un texto.

Además de estas tareas de la vida diaria, mucha gente puede también realizar tareas más especializadas en las cuales es necesaria una cuidadosa adquisición de experiencia. Son tareas como el diseño en ingeniería, los descubrimientos científicos, los diagnósticos médicos y la planificación financiera. Los programas que pueden resolver problemas sobre dominios también están bajo la tutela de la IA.

Otro campo importante donde la IA ha tenido éxito es en la simulación de las formas de trabajar, de abordar y de resolver los problemas en aquellos ramas de la actividad humana donde la experiencia y la experticidad juegan un papel predominante, dando lugar a los denominados Sistemas Expertos.







BREVE HISTORIA DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL

La historia de la Inteligencia Artificial podemos enmarcarla en tres grandes etapas:

‑ Años 50‑70: Era Romántica
‑ Años 70‑90: Era Pragmática.
‑ Años 90‑actualidad: Era Realista.

Era Romántica.

Esta época estuvo dominada por los métodos heurísticos, se pensaba que el hombre resolvía todos los problemas por medio de ellos, a la vez que la tendencia, podemos decir filosófica, era la de una IA fuerte, mientras se iniciaba la revolución de la informática y daba paso a que los centros de investigación estuvieran dotados de potentes computadoras.

Con la heurística se pretendía resolver aquellos problemas poco estructurados en los que no existía una secuencia de pasos que nos llevara desde un estado inicial a uno final. Estos problemas (heurísticos) requerían criterios de selección que permitieran escoger uno de los posibles caminos que conducen a la solución. También se elaboraron programas para juegos que van desde los tan complejos como el ajedrez, pasando por el de damas, hasta los más sencillos como el tic tac toe. Este último, dada la velocidad actual de las computadoras es posible resolverlo a través de una exploración exhaustiva. Un caso interesante fue el programa de jugar damas que llegó a derrotar al campeón de esos tableros.
Fig.1. Para encontrar la solución (objetivo) de alguna tarea las acciones posibles del hombre se representan en forma de laberinto.

Múltiples progresos se desarrollaron durante esos años y fueron delineados los campos fundamentales que conformarían la nueva rama de la Informática (ver tabla 1).

El apoyo recibido se contó en el orden de millones de dólares con el objetivo de desarrollar y construir máquinas inteligentes. Por ejemplo, en 1963, el Gobierno de Estados Unidos destinó 2,2 millones al MIT para ser utilizados en el desarrollo de investigaciones en la Inteligencia Artificial.

El desarrollo de lenguajes de y para la IA entusiasmó a investigadores y empresas a la vez que se comenzó la construcción de estaciones de trabajo especializadas en IA. A mediados de los años 70 se desarrolló en el Laboratorio de IA del MIT una de estas máquinas dirigida a apoyar y facilitar las investigaciones. En ellas el lenguaje de máquina es el LISP. Varios sistemas comerciales fueron elaborados por otras empresas.

En esta época se magnificaron las potencialidades de las investigaciones y alcances de la Inteligencia Artificial, los innegables avances, el rápido crecimiento de las diferentes ramas que la integran y el avance tecnológico conllevaron a que los investigadores se erigieran en 'profetas', y al interpretar los indiscutibles logros de esta nueva ciencia pronosticaran el inminente desarrollo de sistemas INTELIGENTES, capaces de sustituir al hombre no sólo en tareas burdas y repetitivas, sino en el campo del pensamiento, el razonamiento y la creación. Varios de ellos predijeron desde mediados de siglo que a finales del mismo ya existirían máquinas 'inteligentes'.






Era Pragmática

Dadas las falsas expectativas del enfoque heurístico, que pretendía hallar un algoritmo capaz de resolver todos los problemas, y su agotamiento como paradigma de la IA, los investigadores comienzan a formularse una nueva metodología basada en los conocimientos, porque en realidad, el hombre resuelve los problemas debido a que aplica su saber. Este nuevo enfoque, en lugar de partir de lo general a lo particular, se debía tratar de resolver los problemas particulares, utilizando conocimientos.

Marcada por MYCIN y desarrollada en la Universidad de Stanford, comienza la década de los Sistemas Expertos orientados al diagnostico de enfermedades de la sangre, primer método que introduce el razonamiento con incertidumbre, permite comenzar la etapa de formalización de estos sistemas y conduce al desarrollo de herramientas de estructuras generalizadas o Shells ('concha') y por PROSPECTOR, dirigido a la evaluación de prospecciones geológicas e identificación de yacimientos minerales, el cual impactó por contradecir a los expertos y señalar una zona rica en molibdeno valorada en millones de dólares.

Si anteriormente la IA solo se difundía dentro de los laboratorios, con los SE, irrumpe en el mercado y da lugar a una explosión de aplicaciones en casi todos los campos del saber. Este hecho recibió el impacto directo de la segunda revolución de la informática: las computadoras personales (PC), que fue lo que en fin de cuentas permitió, que los SE se difundieran masivamente.

Debido a su matiz comercial, los SE no fueron muy bien acogidos por los investigadores puros, pues estos sistemas eran considerados como hijos bastardos de la Inteligencia Artificial. No obstante muchos científicos abandonaron sus laboratorios para ir a desarrollar SE, y dar así origen a lo que muchos llamaron la IA aplicada con objetivos muy definidos: elaborar sistemas que fueran capaces de solucionar problemas propios de un experto para un campo específico.

Todo ello trajo como consecuencia que los SE invadieran el espacio de la informática y numerosas empresas de alta tecnología, mientras los gobiernos de EE.UU. y Japón comenzaron a invertir millonarias sumas en las investigaciones de la IA y miles de aplicaciones se realizaron y actualmente se utilizan.
En la década de los 80, se pensaba que la humanidad se encontraba "...ante un reto de imprevisibles consecuencias", pues se avecinaban cambios que trastocarían muchos paradigmas que rigen el mundo. Los investigadores de la Inteligencia Artificial se hacían preguntas como:

· ¿Qué será de los matemáticos cuando los Sistemas Expertos sean capaces de deducir todos los teoremas que se deriven de una cierta axiomática?
· ¿Qué harán los abogados cuando haya una herramienta capaz de preguntar a sus clientes y de darles consejo sin posibilidad de error y utilizando toda la legislación y jurisprudencia?
· ¿Qué será de los médicos cuando existan bases del saber capaces de almacenar los conocimientos y la experiencia de cientos de especialistas en una materia?.

En octubre de 1981 se sentaron las bases para el desarrollo de las computadoras de 5ta generación en una conferencia Internacional en Tokio, Japón. En este proyecto se adoptó el lenguaje PROLOG como lenguaje fundamental que seria soportado por el hardware a construir.

Era Realista.

Los avances fueron lentos y en muchos casos insuficientes Los ‘exitosos’ resultados registrados en el desarrollo de los Sistemas Expertos en los años 70-80, que llenaron de ilusión a científicos e investigadores, y que condujeron a la proyección de sistemas de 5ta generación, pronto demostraron sus limitaciones.

Debido a la complejidad de los problemas del mundo real, estos no pueden capturarse en modelos reducidos y por tanto estos problemas deben plantearse directamente. Las características de este tipo de problemas suelen ser los siguientes:
‑ Interacción de conocimientos de diversos dominios.
‑ Robustez e imprecisión de las inferencias.
‑ Poca formalización del dominio.
‑ Necesidad de interactuar directamente en él.
‑ Necesidad de aprender en él

Ya a mediados de los años 80 el paradigma de los sistemas basados en conocimiento comienza a desmoronarse, y la gran esperanza que representaron en el orden industrial, resultó exagerada. El proyecto de quinta generación japonés, que soñó con revolucionar la industria informática, no pasó de ser sólo eso, un sueño.

viernes, 19 de enero de 2007

La Cibernética y el nacimiento de la inteligencia artificial

En nuestros dias 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 alguna 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‑ poseian a su vez, muchas similitudes; De ahi que los ciberneticos 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 ideologia 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.


Nacimiento de la Inteligencia Artificial:

La Inteligencia Artificial (IA) nace en un congreso celebrado en 1956, cuando un grupo de científicos reunidos en el Colegio de Dartmouth, convocados por el investigador John McCarthy del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), discutieron acerca del potencial de la computadora para simular la inteligencia humana y sentaron las bases de trabajo para las investigaciones en la IA. En ella participaron cuatro de los que mas tarde influirían grandemente en el desarrollo de la IA, McCarthy, Marvin Minsky, Allen Newell y Herbert Simon.

La IA surge como una reacción ante la Cibernética. Los pioneros del nuevo enfoque investigativo, se proponen la creación de una ciencia en si misma, sustentada sobre sus propias leyes, y se plantearon como objetivo principal el desarrollo de programas por computadoras capaces de exhibir una conducta inteligente. Muchos investigadores estaban convencidos de que los complicados procesos que componen la inteligencia serian desentrañados, que podrían elaborarse modelos matemáticos que los representaran y las computadoras podrían emular dichos procesos eficazmente.

La IA continuó con los intentos cibernéticos de formalizar sus teorías y con la creación de un aparato matemático propio. A nivel experimental se propuso la utilización de las computadoras como laboratorio donde poder comprobar la eficacia de sus hipótesis. Pero en su afán de convertirse en una ciencia endógena, no dependiente de leyes externas, abandonó la analogía como método de investigación y tuvo inexorablemente que recurrir al reduccionismo que en su versión fuerte fue el intento de reproducir la mente humana en una computadora.