Inteligencia artificial isc

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Inteligencia artificial isc

  1. 1. Inteligencia ArtificialUnidad Temas Subtemas 1 Fundamentos. 1.1 El propósito de la IA y su evolución histórica. 1.2 Las habilidades cognoscitivas según la psicología. Teorías de la inteligencia (conductismo, Gardner, . 1.3 El proceso de razonamiento según la lógica (Axiomas, Teoremas, demostración). 1.4 El modelo de adquisición del conocimiento según la filosofía. 1.5 El modelo cognoscitivo. 1.6 El modelo del agente inteligente. 1.7 El papel de la heurística. 2 Representación del 2.1 Mapas conceptuales. conocimiento y 2.2 Redes semánticas. razonamiento. 2.3 Razonamiento monótono. 2.4 La lógica de predicados: sintaxis, semántica, validez e inferencia. 2.5 La demostración y sus métodos. 2.6 El método de Resolución de Robinson 2.7 Conocimiento no-monótono y Otras lógicas. 2.8 Razonamiento probabilístico. 2.9 Teorema de Bayes. 3 Sistemas de 3.1 Reglas de producción. razonamiento lógico. 3.2 Sintaxis de las reglas de producción. - A1 ∧ A2 ... ∧ An => C - representación objeto-atributo- valor 3.3 Semántica de las reglas de producción 3.3.1 Conocimiento causal. 3.3.2 Conocimiento de diagnóstico. 3.4 Arquitectura de un sistema de Producción (SP) (ó Sistemas basados en reglas, SBR). 3.4.1 Hechos. 3.4.2 Base de conocimientos. 3.4.3 Mecanismo de control. 3.5 Ciclo de vida de un sistema de Producción.
  2. 2. 4 Búsqueda y 4.1 Problemas y Espacios de estados. satisfacción de 4.2 Espacios de estados restricciones. determinísticos y espacios no determinísticos. 4.3 Búsqueda sistemática. 4.3.1 Búsqueda de metas a profundidad. 4.3.2 Búsqueda de metas en anchura 4.3.3 Búsqueda óptima. 4.4 Satisfacción de restricciones. 4.5 Resolución de problemas de juegos. Unidad1. Fundamentos. 1.8 El propósito de la IA y su evolución histórica. El propósito de la Inteligencia Artificial es hacer computacional el conocimiento humano no analítico por procedimientos simbólicos o conexionistas. El propósito de la Inteligencia Artificial es equipar a las Computadoras con "Inteligencia Humana" y con la capacidad de razonar para encontrar soluciones. Otro factor fundamental del diseño, la capacidad de la Computadora para reconocer patrones y secuencias de procesamiento que haya encontrado previamente, (programación Heurística) que permita a la Computadora recordar resultados previos e incluirlos en el procesamiento, en esencia, la Computadora aprenderá a partir de sus propias experiencias usará sus Datos originales para obtener la respuesta por medio del razonamiento y conservará esos resultados para posteriores tareas de procesamiento y toma de decisiones. El conocimiento recién adquirido le servirá como base para la próxima serie de soluciones. Características Principales• Mayor velocidad.• Mayor miniaturización de los elementos.• Aumenta la capacidad de memoria.• Multiprocesador (Procesadores interconectados).• Lenguaje Natural.• Lenguajes de programación: PROGOL (Programming Logic) y LISP (List Processing).• Máquinas activadas por la voz que pueden responder a palabras habladas en diversas lenguas y dialectos.• Capacidad de traducción entre lenguajes que permitirá la traducción instantánea de lenguajes hablados y escritos.• Elaboración inteligente del saber y número tratamiento de datos.• Características de procesamiento similares a las secuencias de procesamiento Humano.• La Inteligencia Artificial recoge en su seno los siguientes aspectos fundamentales: A. Sistemas Expertos Un sistema experto no es una Biblioteca (que aporta información), si no un consejero o especialista en una materia (de ahí que aporte saber, consejo experimentado).
  3. 3. Un sistema experto es un sofisticado programa de computadora, posee en su memoria y en su estructura una amplia cantidad de saber y, sobre todo, de estrategias para depurarlo y ofrecerlo según los requerimientos, convirtiendo a el sistema en un especialista que está programado. Duplica la forma de pensar de expertos reconocidos en los campos de la medicina, estrategia militar, exploración petrolera, etc... Se programa a la computadora para reaccionar en la misma forma en que lo harían expertos, hacia las mismas preguntas, sacaba las mismas conclusiones iniciales, verificaba de la misma manera la exactitud de los resultados y redondeaba las ideas dentro de principios bien definidos. B. Lenguaje natural Consiste en que las computadoras (y sus aplicaciones en robótica) puedan comunicarse con las personas sin ninguna dificultad de comprensión, ya sea oralmente o por escrito: hablar con las máquinas y que éstas entiendan nuestra lengua y también que se hagan entender en nuestra lengua. C. Robotica Ciencia que se ocupa del estudio, desarrollo y aplicaciones de los robots. Los Robots son dispositivos compuestos de sensores que reciben Datos de Entrada y que están conectados a la Computadora. Esta recibe la información de entrada y ordena al Robot que efectúe una determinada acción y así sucesivamente. Las finalidades de la construcción de Robots radican principalmente en su intervención en procesos de fabricación. ejemplo: pintar en spray, soldar carrocerías de autos, trasladar materiales, etc... D. Reconocimiento De La VozLas aplicaciones de reconocimiento de la voz tienen como objetivo la captura, por parte de unacomputadora, de la voz humana, bien para el tratamiento del lenguaje natural o para cualquierotro tipo de función.http://www.monografias.com/trabajos11/hisco/hisco.shtml I. ¿QUE ES LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL?Podríamos definir la IA como una disciplina tecnológica que tiene por objeto eldiseño y la construcción de máquinas y programas capaces de realizarcomplejas con pericia igual o mayor que la de un ser humano. Teniendo encuenta que aquellas tareas que parecen más simples, por ejemplo, hablar, ver,escuchar, son precisamente las más complejas de realizar.El computador es una poderosa herramienta por su capacidad para representarcualquier sistema discreto de símbolos físicos. Pero la meta final no es paraesta "ciencia cognoscitiva" el computador o sus programas, sino el estudio dela conducta inteligente y, en particular, de la conducta humana.
  4. 4. Este es el motivo por el cual la IA enlaza con tantas otras ciencias. Así, en elestudio de la conducta humana intervienen ciencias naturales como laneurofísiología y ciencias humanas como la psicología; en el estudio de losprocesos de aprendizaje, la pedagogía; en otros aspectos importantes, como elreconocimiento del lenguaje natural, la lingüística; y en la realización prácticade los modelos, la informática y en todo su entorno.Aún cuando la IA es un campo relativamente joven y no existen definicionesestrictas sobre lo que es o representa, he aquí como la definen algunosexpertos: 1. Para M. Minsky profesor del MIT, "la IA es la ciencia de hacer máquinas que hacen cosas que realizadas por el hombre requieren el uso de inteligencia". 2. No obstante, P.H. Winston director del Laboratorio de IA del MIT escribe, " El objetivo de la IA se puede definir como conseguir ordenadores más útiles para comprender los principios que hacen posible la inteligencia". 3. N. Nilsson jefe del Departamento de Ciencia de Ordenadores de la Universidad de Stanford dice: "El campo de la IA tiene su principal contenido en aquellos procesos comunes que reúnen percepción y conocimiento, esperando que el proceso sea comprendido y estudiado científicamente". 4. Tanto B.G. Buchanan (profesor adjunto e investigador de ciencia de ordenadores) como E.A. Feigenbaun (investigador principal del proyecto de investigación sobre Heurística), ambos de la Universidad de Stanford, escriben "la investigación sobre IA es la parte de la ciencia de computadores que investiga procesos simbólicos, razonamientos no algorítmicos y representaciones simbólicas de conocimiento usados en máquinas inteligentes".Actualmente existen dos tendencias en cuanto al desarrollo de sistemas de IA:los sistemas expertos y las redes neuronales. Los sistemas expertos intentanreproducir el razonamiento humano de forma simbólica. Las redes neuronaleslo hacen desde una perspectiva más biológica (recrean la estructura de un
  5. 5. cerebro humano mediante algoritmos genéticos). A pesar de la complejidad deambos sistemas los resultados distan mucho de un auténtico pensamientointeligente.Muchos científicos se muestran escépticos acerca de la posibilidad de quealguna vez pueda desarrollarse una verdadera IA. El funcionamiento de lamente humana todavía no ha llegado a conocerse en profundidad y, enconsecuencia, el diseño informático seguirá siendo esencialmente incapaz dereproducir esos procesos desconocidos y complejos. I. EVOLUCION HISTORICAPrehistoria de la IAAsí como de alguna forma los soportes mecánicos para la automatización decálculos aritméticos se sitúan en la prehistoria de los computadores, laprehistoria de la inteligencia artificial abarca desde los primeros tiempos denuestra civilización hasta mediados del siglo veinte. En este período seproducen hechos que podemos agrupar en dos líneas: Una de ellas,directamente relacionada con al construcción de autómatas que simulabandesde el punto de vista externo el comportamiento humano o animal, y quesolían funcionar en ayuda de su amo. La otra línea, referente a la información yautomatización del razonamiento lógico y matemático.En relación con los autómatas, siempre se ha relacionado la inteligencia conlos aparatos mecánicos complejos. Los hombres, intuitivamente, hancomparado la complejidad del funcionamiento de una máquina con su propiavida mental.La tradición judía creó el mito del "golem", figura humanoide hecha de arcilla ala que un rabino podía insuflar vida propia, convirtiéndola en un perfecto criado.Sin embargo, se requería la intervención divina para conseguir estosespectaculares resultados.Al llegar el relacionista siglo XVIII, el siglo de los autómatas por antonomasia,las cosas fueron muy diferentes. Como es sabido, Descartes había defendido
  6. 6. la tesis del "animal-máquina": los seres vivos, salvo el hombre, son merosmecanismos.El escritor Capek difunde en 1920 una palabra destinada a tener gran éxito:"robot". En su obra "RUR" aparecen unos seres creados para realizar lastareas que el hombre no quiere hacer, que acaban siendo más poderosos queel mismo hombre, llegando a poner en peligro su existencia.Hasta la llegada de los ordenadores electrónicos no dispusieron los científicosy técnicos de una herramienta que permitiera la ejecución de tareas máscomplejas por parte de dispositivos mecánicos; que hiciera posible, por asídecir, la construcción de golems y robots.La automatización del conocimiento: Al llegar al siglo XIX, los matemáticossienten por su parte la necesidad de abandonar la institución como fundamentode su ciencia y buscar para su razonamiento más sólidas bases. La apariciónde las paradojas lleva al desarrollo de los sistemas formales y de lógicamatemática. Las escuelas de Rusell o de Hilbert reducen el razonamiento a lamanipulación abstracta de cadenas de símbolos.Las teorías de la computabilidad y de los autómatas proporcionaron el vínculoentre la formalización del razonamiento y las máquinas que estaban a punto desurgir tras la Segunda Guerra Mundial. En este ambiente, no es extraño que laaparición de las primeras máquinas electrónicas de computo fuera seguidainmediatamente por los intentos de aplicarlas a la que hoy llamamos IA.Un último elemento importante es la cibernética. Esta influyó en muchoscampos debido a su naturaleza fundamentalmente interdisciplinaria, ligadoentre sí la fisiología neuronal. Las ideas de los creadores de la cibernéticallegaron a ser parte del espíritu del tiempo, e influyeron fuertemente en losprimeros investigadores de la IA.El nacimiento de la IA
  7. 7. El fracaso de la mayoría de los problemas que intentaban resolver erandemasiado complicados, tanto teórica como tecnológicamente. La lógicateórica fue considerada como el primer programa de IA y usada para resolverproblemas de búsqueda heurística.Durante el decenio de 1950 se celebraron congresos, proliferaron los grupos deinvestigación y en 1954 uno de ellos afirmó haber creado un programa quetraducía del ruso al inglés. La verdad es que los resultados prácticos fuerondescorazonadoramente escasos.De todas formas, el resultado más espectacular de este período fue elprograma de Samuel para Jugar a las damas, que se presentó en 1961 y eracapaz de aprender de su experiencia, es decir, tener en cuenta sus errores yéxitos pasados, para determinar sus jugadas en la partida posterior.Los años difícilesTales habían sido las expectativas levantadas por la IA, y tantos sus fracasos,que el desánimo sucedió al optimismo inicial. El mundo exterior se desentendióde los trabajos de investigación, y la financiación de muchos proyectos sevolvió problemática, tanto en América como en Europa. No obstante, la IA sefue consolidando y, aprendiendo de sus fracasos, buscó nuevos enfoques paralos viejos problemas.En el año 1964 se publicó una tesis doctoral sobre el sistema STUDENT, quees un programa de lenguaje natural que comprende y resuelve problemaselevados de álgebra.Es en 1966 cuando se publica, en Comunicaciones de la Asociación paraMáquinas Calculadoras, un programa de ordenador para el estudio decomunicación hombre-máquina mediante lenguaje natural interactivo, ELIZA,que fue creado como un programa de psicología que simula respuestas de unterapista en dialogo interactivo con un paciente. Las personas que dialogabancon ELIZA creían que hablaban con un psicólogo auténtico.
  8. 8. A partir de 1970, el énfasis se trasladó de las reglas y procedimientosgenerales de deducción a la acumulación de conocimientos concretos acercade un campo bien delimitado en la realidad. El célebre programa SHRDLU erauna parte de un proyecto de comprensión del lenguaje natural capaz decomprender y ejecutar correctamente órdenes dadas en inglés acerca de un"mundo de bloques". Ello era posible porque el programa tenía todos losconocimientos necesarios acerca de su limitado y simplificado mundo.Los sistemas expertos alcanzaron una sorprendente efectividad a la hora deresponder a complicadas cuestiones de diagnóstico médico o prospecciónminera. Esto se conseguía limitando el razonamiento a un ámbito restringidodel mundo real, acumulando en el programa una gran cantidad deconocimientos. En esta época, una de las principales actividades fue el diseñode sistemas expertos. La llamada Ingeniería del conocimiento fue acumulandotécnicas y herramientas para la representación, recolección y empleo deconocimiento experto en un campo dado.Los trabajos hasta 1973, tuvieron como herramientas básicas de trabajo losconceptos de tiempo compartido en ordenadores y procesamiento de palabra.La investigación más normal incluye: visón con ordenador, todas las áreas dela robótica, sistemas expertos, lenguaje natural y arquitectura de ordenadores.La investigación en visión artificial a través del Programa de Comprensión deImagen, incluye un desarrollo de la teoría de la visión y del hardware paraprocesado de imágenes.Se lanzaron ataques contra la IA basándose en la introspección, afirmó queciertos aspectos del pensamiento humano son esencialmente inimitables porparte de los ordenadores, dando varias razones de apoyo a esta tesis: de unaparte, los ordenadores son máquinas discretas, mientras que el pensamientoaparece en nuestra introspección como continuo; además, los ordenadorescarecen de "corporeidad", por lo que no pueden relacionarse como nosotroscon el espacio físico; por último, los ordenadores no comparten nuestras
  9. 9. experiencias, nuestro contexto humano, por lo que no pueden ser como losseres humanos.En cualquier caso, las controversias no desanimaron a los investigadores, queempezaban a alcanzar resultados tangibles. En esto les ayudaba grandementeel acelerado progreso del soporte material, con la aparición de los circuitos y elaumento consiguiente de capacidad y potencia de cálculo. También el soportelógico empezaba a adaptarse a las necesidades de la IA. La aparición delenguajes declarativos fue un paso importante para la IA.El AM es un programa típico de aprendizaje que define y evalúa conceptosmatemáticos con teoría de conjuntos y números.El desarrollo actualLas instituciones públicas y los gobiernos percibieron los grandes adelantosque, calladamente, había realizado la IA en el decenio de los años setenta. Lasempresas y organizaciones se vieron seducidas por las posibilidades que lossistemas expertos y la "ingeniería del conocimiento" tenían para aumentar sueficiencia.Por todo ello, la IA volvió a ser tema de moda, y el impulso definitivo vino deJapón. En 1979, el Ministerio de Industria y Comercio Internacional del Japóndecidió desarrollar una nueva generación de ordenadores que cumplieran lasnecesidades previsibles para la década de los noventa. Aquel mismo año secreó un grupo de trabajo para estudiar la cuestión. En 1981 se publicaba elinforme elaborado con las contribuciones de unas 150 personas, aprobando elgobierno japonés los créditos presupuestarios para los que se llamó elProyecto de la Quinta Generación de Computadores.Los demás países respondieron con escepticismo al desafío japonés. Losamericanos, conscientes de su adelanto de varios años y de su mayor potenciaeconómica y científica, no parecieron muy preocupados. La firma IBM no hamostrado en los últimos tiempos un interés excesivo por la IA; aunque acasoesté reconsiderando su postura.
  10. 10. Investigación y desarrollo en áreas de la IALas aplicaciones tecnológicas en las que los métodos de IA usados handemostrado con éxito que pueden resolver complicados problemas de formamasiva, se han desarrollado en sistemas que: 1. Permiten al usuario preguntar a una base de datos en cualquier lenguaje que sea, mejor que un lenguaje de programación. 2. Reconocen objetos de una escena por medio de aparatos de visión. 3. Generar palabras reconocibles como humanas desde textos computarizados. 4. Reconocen e interpretan un pequeño vocabulario de palabras humanas. 5. Resuelven problemas en una variedad de campos usando conocimientos expertos codificados.Los países que han apadrinado investigaciones de IA han sido: EEUU. , Japón,Reino Unido y la CEE; y lo han llevado a cabo a través de grandes compañíasy cooperativas de riesgo y ventura, así como con universidades, para resolverproblemas ahorrando dinero.http://www.uap.edu.pe/Fac/02/trabajos/02206/isi%2033/go1/ia.htmlINTRODUCCIÓNLa finalidad de la inteligencia artificial consiste en crear teorías y modelos que muestren laorganización y funcionamiento de la inteligencia. Actualmente, el mayor esfuerzo en labúsqueda de la inteligencia artificial se centra en el desarrollo de sistemas de procesamientosde datos que sean capaces de imitar a la inteligencia humana, realizando tareas que requieranaprendizaje, solución de problemas y decisiones. A veces llamada inteligencia de máquina, lainteligencia artificial o AI (Artificial Intelligence) cubre una vasta gama de teorías y prácticas.1.1 La base de la inteligencia artificialLa inteligencia artificial se basa en dos áreas de estudio: el cuerpo humano y el ordenadorelectrónico. Puesto que la meta es copiar la inteligencia humana, es necesario entenderla. Sinembargo, a pesar de todos los progresos en Neurología y Psicología, la inteligencia del hombrese conoce poco, exceptuando sus manifestaciones externas. Muchos estudiosos de lainteligencia artificial se han vuelto – para obtener su modelo de inteligencia – hacia el estudiode la Psicología cognoscitiva, que aborda la forma de percibir y pensar de los seres humanos..Después comprueban sus teorías programando los ordenadores para simular los procesos
  11. 11. cognoscitivos en el modelo. Otros investigadores intentan obtener teorías generales de lainteligencia que sean aplicables a cualquier sistema de inteligencia y no solo al del ser humano.1.2 ¿Pueden pensar las máquinas?En 1950 el matemático inglés Alan M. Turing publicó un ensayo que comenzaba así: "Quieroproponer una pregunta: ¿Pueden pensar las máquinas?." Como la pregunta era demasiadovaga (¿Qué entendemos por "pensar"?), Turing desarrolló un experimento basado en un juegode salón en el que una persona formula a dos jugadores escondidos (un hombre y una mujer)preguntas que le servirán para descubrir cuál de los dos es la mujer. Turing propuso sustituiruno de los dos jugadores escondidos por una máquina inteligente capaz de conversar. Si elexaminador, que se servía de un teletipo para comunicarse, no podían distinguir cuál de los dosjugadores era la máquina, ello evidenciaría – según Turing – que la máquina podía pensar. Enla actualidad, este experimento de Turing podría ser superado, en situaciones limitadas, pormuchos programas de ordenador estudiados para dialogar con el usuario.Investigaciones acerca de la inteligencia artificial realizadas en la Universidad de Yale (EE.UU.)han llevado al desarrollo de programas de ordenador mediante los cuales éstos puedenaprender y razonar. Otros estudiosos de la inteligencia artificial están poniendo a puntosistemas para dotar a los ordenadores de capacidad visual y auditiva. Una importante área deinvestigación es la del lenguaje normal, que permite a los ordenadores comunicarse mediantelenguaje humano en lugar de hacerlo en lenguaje de máquina. Es decir, la mayoría de losordenadores están programados para recibir e interpretar instrucciones de este tipo:S#DYR=48-56, LOC=AS NOT SW, EN=RALSTON". Únicamente personas preparadas soncapaces de comunicarse eficazmente de esta forma. Pero si un ordenador programado paragestionar la documentación de una compañía petrolífera pudiese entender la ordendactilografiada (traducción de la anterior) "Encuéntrame toda la documentación relativa a lasperforaciones de los pozos de Arabia Saudita entre 1948 y 1956, pero únicamente la de lospozos en que trabajó Ralston, no los de la zona surocciodental del país", muchas personaspodrían utilizarlo.1.3 Los fines de la IALas primeras investigaciones acerca de la inteligencia artificial estaban principalmente dirigidasal hallazgo de una técnica universal para la solución de problemas. Este intento a gran escalaha sido abandonado y las investigaciones actuales están dirigidas al diseño de numerososprogramas para ordenadores capaces de imitar los procesos de toma de decisiones deexpertos, como médicos, químicos, basados en los conocimientos de especialistas en cadamateria, son ahora utilizados para diagnosticar enfermedades, identificar moléculas químicas,localizar yacimientos de minerales e incluso diseñar sistemas de fabricación. Investigacionesacerca de la percepción han sido aplicadas a los robots y se han diseñado algunos capaces de"ver". La meta final consiste en crear un sistema capaz de reproducir todas las facetas de lainteligencia humana.2. HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIALLa Inteligencia Artificial "nació" en 1943 cuando Warren McCulloch y Walter Pitts propusieronun modelo de neurona del cerebro humano y animal. Estas neuronas nerviosas abstractasproporcionaron una representación simbólica de la actividad cerebral.Más adelante, Norbert Wiener elaboró estas ideas junto con otras, dentro del mismo campo,que se llamó "cibernética"; de aquí nacería, sobre los años 50, la Inteligencia Artificial.Los primeros investigadores de esta innovadora ciencia, tomaron como base la neuronaformalizada de McCulloch y postulaban que:"El cerebro es un solucionador inteligente de problemas, de modo que imitemos al cerebro".

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