La Naturaleza nos ense˜na el camino
Agust´ın Riscos N´u˜nez
Departamento de Ciencias de la Computaci´on e Inteligencia Art...
´Indice
1 Introducci´on “natural”
2 ¿Qu´e son la V.A. y la I.A.?
3 Un poco de Historia
4 Optimizando naturalmente
Mejora i...
¿Saben sumar las c´elulas?
¿C´omo les podr´ıamos examinar?
(Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el...
La computaci´on est´a ah´ı fuera
Aritm´etica
Saben contar (hasta un umbral): quorum sensing
Saben repartir / dividir: mito...
otras (micro-)maravillas de la Naturaleza
Desarrollo / especializaci´on c´elulas madre
Acrobacias sincronizadas dentro de ...
Ideas Previas I
Inteligencia Artificial (2001) 2001 Una odisea espacial (1968)
Steven Spielberg Arthur C. Clarke
(Vida Arti...
Ideas Previas II
Star Wars (1977) El coche fant´astico (1982)
George Lucas Glen A. Larson
(Vida Artificial ... ¿Inteligente...
Asistentes virtuales
Anna Elvira Fama
(Ikea) (U. Granada) (U.Sevilla)
Irene Carlos Maya
(Renfe) (AVS) (Indisys)
http://ali...
¿Vida Artificial?
Conway’s Game of Life La hormiga de Langton
Un bot le gana la partida a Turing Robots NAO (Aldebaran Robo...
Diccionario RAE
Vida
1 f. Fuerza o actividad interna sustancial, mediante la que obra el ser que
la posee.
9 f. Conducta o...
Diccionario RAE
Vida
1 f. Fuerza o actividad interna sustancial, mediante la que obra el ser que
la posee.
9 f. Conducta o...
Diccionario RAE
Vida
1 f. Fuerza o actividad interna sustancial, mediante la que obra el ser que
la posee.
9 f. Conducta o...
Artificial
Caf´e
El caf´e se obtiene a partir de la semilla del cafeto. La semilla se seca,
se tuesta y se muele. La bebida...
Artificial
Caf´e
El caf´e se obtiene a partir de la semilla del cafeto. La semilla se seca,
se tuesta y se muele. La bebida...
Artificial
Caf´e
El caf´e se obtiene a partir de la semilla del cafeto. La semilla se seca,
se tuesta y se muele. La bebida...
Inteligencia
Nuestro sobrino
Ense˜namos a nuestro sobrino a jugar al ajedrez. Al cabo del
tiempo, en una partida nueva, no...
Inteligencia
Nuestro sobrino
Ense˜namos a nuestro sobrino a jugar al ajedrez. Al cabo del
tiempo, en una partida nueva, no...
Inteligencia
Nuestro sobrino
Ense˜namos a nuestro sobrino a jugar al ajedrez. Al cabo del
tiempo, en una partida nueva, no...
Inicios
McCulloch y Pitts (1943)
A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity
Alan M. Turing (1950)
Comput...
Inteligencia Artificial hoy
Problemas
Representaci´on del conocimiento
Deducci´on, razonamiento y resoluci´on de problemas
...
Inteligencia Artificial hoy
Stuart Rusell. AIMA
Jugar una partida de tenis de mesa
Conducir por una carretera con curvas
Co...
Inteligencia Artificial hoy
Stuart Rusell. AIMA
Jugar una partida de tenis de mesa
Conducir por una carretera con curvas
Co...
Inteligencia Artificial hoy
Stuart Rusell. AIMA
Jugar una partida de tenis de mesa
Conducir por una carretera con curvas
Co...
Inteligencia Artificial hoy
Stuart Rusell. AIMA
Jugar una partida de tenis de mesa
Conducir por una carretera con curvas
Co...
Inteligencia Artificial hoy
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Conducir por una carretera con curvas
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Conducir por una carretera con curvas
Co...
Inteligencia Artificial hoy
Stuart Rusell. AIMA
Jugar una partida de tenis de mesa
Conducir por una carretera con curvas
Co...
Usos (y abusos) de la “Inteligencia”
Tel´efonos inteligentes
Electrodom´esticos inteligentes
Robot aspirador
Faros intelig...
´Indice
1 Introducci´on “natural”
2 ¿Qu´e son la V.A. y la I.A.?
3 Un poco de Historia
4 Optimizando naturalmente
Mejora i...
Introducci´on: problemas de optimizaci´on
Buscar la mejor (max o min) soluci´on dentro de un espacio de
posibles solucione...
Ejemplo: Problema de las rutas de veh´ıculos (VRP)
Problema:
Tenemos una flota de veh´ıculos de reparto, y una lista de cli...
Ejemplo: Problema del viajante (TSP)
Problema:
Dada una lista de ciudades, pasar por todas ellas recorriendo la
menor dist...
Problema del viajante
Estrategia cl´asica
Ir a˜nadiendo ciudades una a una y medir el coste
Problema: comprobar todo sin d...
Escalada con reinicio aleatorio: pr´actica
TSP en Andaluc´ıa
Resultados experimentales (ilustrativos):
Iteraciones Circuit...
Ejemplo: Problema del cuadrado de puntos
(caso particular del TSP)
4n puntos distribuidos uniformemente sobre los lados de...
Escalada con reinicio aleatorio: pr´actica
Problema del cuadrado de puntos (n = 3)
Resultados experimentales (ilustrativos...
´Indice
1 Introducci´on “natural”
2 ¿Qu´e son la V.A. y la I.A.?
3 Un poco de Historia
4 Optimizando naturalmente
Mejora i...
Algoritmos gen´eticos: evoluci´on natural
Optimizaci´on inspirada en los procesos evolutivos de la
naturaleza:
La evoluci´...
Algoritmos gen´eticos
Se trabaja con un conjunto (poblaci´on) de soluciones candidatas
(individuos)
Cada cromosoma (lista ...
Algoritmos gen´eticos: pr´actica
TSP en Andaluc´ıa
Resultados experimentales (ilustrativos):
Tama˜no % Cruce % ´Elite Prob...
Resumen algoritmos gen´eticos
Comentarios generales
Las generaciones tienden a mejorar
Manteniendo siempre algo de diversi...
´Indice
1 Introducci´on “natural”
2 ¿Qu´e son la V.A. y la I.A.?
3 Un poco de Historia
4 Optimizando naturalmente
Mejora i...
Algoritmos de Colonias de Hormigas
Idea intuitiva
Cada hormiga es s´olo “un poquito” inteligente
pero la colonia es mucho ...
Algoritmos de Colonias de Hormigas
Para cada ronda de exploraci´on
1 Cada hormiga recorre su propio camino, teniendo en cu...
Algoritmos de Colonias de Hormigas
Al finalizar las rondas, la “soluci´on” es el mejor de todos los
caminos recorridos
(Vid...
Enlaces
P´aginas dedicadas a los problemas
TSP: http://www.math.uwaterloo.ca/tsp/
VRP: http://neo.lcc.uma.es/vrp/
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  1. 1. La Naturaleza nos ense˜na el camino Agust´ın Riscos N´u˜nez Departamento de Ciencias de la Computaci´on e Inteligencia Artificial Universidad de Sevilla Campus Cient´ıfico de Verano 2013 (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 1 / 34
  2. 2. ´Indice 1 Introducci´on “natural” 2 ¿Qu´e son la V.A. y la I.A.? 3 Un poco de Historia 4 Optimizando naturalmente Mejora iterativa Algoritmos gen´eticos Algoritmos de Colonias de Hormigas (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 2 / 34
  3. 3. ¿Saben sumar las c´elulas? ¿C´omo les podr´ıamos examinar? (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 3 / 34
  4. 4. La computaci´on est´a ah´ı fuera Aritm´etica Saben contar (hasta un umbral): quorum sensing Saben repartir / dividir: mitosis Punteros de memoria Genes auto-montables de los Ciliados (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 4 / 34
  5. 5. otras (micro-)maravillas de la Naturaleza Desarrollo / especializaci´on c´elulas madre Acrobacias sincronizadas dentro de la c´elula (v´ıdeo “The inner life of the cell”) http://multimedia.mcb.harvard.edu/ Avispas / termitas construyendo nido (celdillas, respiraderos, capa externa, ...) (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 5 / 34
  6. 6. Ideas Previas I Inteligencia Artificial (2001) 2001 Una odisea espacial (1968) Steven Spielberg Arthur C. Clarke (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 6 / 34
  7. 7. Ideas Previas II Star Wars (1977) El coche fant´astico (1982) George Lucas Glen A. Larson (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 7 / 34
  8. 8. Asistentes virtuales Anna Elvira Fama (Ikea) (U. Granada) (U.Sevilla) Irene Carlos Maya (Renfe) (AVS) (Indisys) http://alice.pandorabots.com (en ingl´es) (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 8 / 34
  9. 9. ¿Vida Artificial? Conway’s Game of Life La hormiga de Langton Un bot le gana la partida a Turing Robots NAO (Aldebaran Robotics) (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 9 / 34
  10. 10. Diccionario RAE Vida 1 f. Fuerza o actividad interna sustancial, mediante la que obra el ser que la posee. 9 f. Conducta o m´etodo de vivir con relaci´on a las acciones de los seres racionales. Inteligencia 1 f. Capacidad de entender o comprender. 2 f. Capacidad de resolver problemas. Artificial 1 adj. Hecho por mano o arte del hombre. 2 adj. No natural, falso. (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 10 / 34
  11. 11. Diccionario RAE Vida 1 f. Fuerza o actividad interna sustancial, mediante la que obra el ser que la posee. 9 f. Conducta o m´etodo de vivir con relaci´on a las acciones de los seres racionales. Inteligencia 1 f. Capacidad de entender o comprender. 2 f. Capacidad de resolver problemas. Artificial 1 adj. Hecho por mano o arte del hombre. 2 adj. No natural, falso. (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 10 / 34
  12. 12. Diccionario RAE Vida 1 f. Fuerza o actividad interna sustancial, mediante la que obra el ser que la posee. 9 f. Conducta o m´etodo de vivir con relaci´on a las acciones de los seres racionales. Inteligencia 1 f. Capacidad de entender o comprender. 2 f. Capacidad de resolver problemas. Artificial 1 adj. Hecho por mano o arte del hombre. 2 adj. No natural, falso. (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 10 / 34
  13. 13. Artificial Caf´e El caf´e se obtiene a partir de la semilla del cafeto. La semilla se seca, se tuesta y se muele. La bebida se obtiene despu´es de hacer pasar agua hirviendo a trav´es del producto resultante. ¿Es el caf´e natural? Piedra Una piedra usada para abrir cocos. ¿Es una herramienta natural o artificial? ¿Y si la piedra la usa un alimoche para romper huevos? Ordenador de ADN Ehud Shapiro present´o en 2004 un ordenador microsc´opico compuesto de ADN sint´etico y de enzimas, de dimensi´on molecular, que ha mostrado su eficacia para detectar las se˜nales qu´ımicas precoces de ciertos tipos de c´ancer (Nature, 2004) ¿Es natural o artificial? (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 11 / 34
  14. 14. Artificial Caf´e El caf´e se obtiene a partir de la semilla del cafeto. La semilla se seca, se tuesta y se muele. La bebida se obtiene despu´es de hacer pasar agua hirviendo a trav´es del producto resultante. ¿Es el caf´e natural? Piedra Una piedra usada para abrir cocos. ¿Es una herramienta natural o artificial? ¿Y si la piedra la usa un alimoche para romper huevos? Ordenador de ADN Ehud Shapiro present´o en 2004 un ordenador microsc´opico compuesto de ADN sint´etico y de enzimas, de dimensi´on molecular, que ha mostrado su eficacia para detectar las se˜nales qu´ımicas precoces de ciertos tipos de c´ancer (Nature, 2004) ¿Es natural o artificial? (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 11 / 34
  15. 15. Artificial Caf´e El caf´e se obtiene a partir de la semilla del cafeto. La semilla se seca, se tuesta y se muele. La bebida se obtiene despu´es de hacer pasar agua hirviendo a trav´es del producto resultante. ¿Es el caf´e natural? Piedra Una piedra usada para abrir cocos. ¿Es una herramienta natural o artificial? ¿Y si la piedra la usa un alimoche para romper huevos? Ordenador de ADN Ehud Shapiro present´o en 2004 un ordenador microsc´opico compuesto de ADN sint´etico y de enzimas, de dimensi´on molecular, que ha mostrado su eficacia para detectar las se˜nales qu´ımicas precoces de ciertos tipos de c´ancer (Nature, 2004) ¿Es natural o artificial? (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 11 / 34
  16. 16. Inteligencia Nuestro sobrino Ense˜namos a nuestro sobrino a jugar al ajedrez. Al cabo del tiempo, en una partida nueva, nos gana. Lo atribuimos a su inteligencia Nuestro ordenador Nuestro ordenador, en una partida nueva, nos gana. ¿Lo atribuimos a su inteligencia? M´aquinas inteligentes ¿Qu´e deben hacer las m´aquinas para decir que son inteligentes? (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 12 / 34
  17. 17. Inteligencia Nuestro sobrino Ense˜namos a nuestro sobrino a jugar al ajedrez. Al cabo del tiempo, en una partida nueva, nos gana. Lo atribuimos a su inteligencia Nuestro ordenador Nuestro ordenador, en una partida nueva, nos gana. ¿Lo atribuimos a su inteligencia? M´aquinas inteligentes ¿Qu´e deben hacer las m´aquinas para decir que son inteligentes? (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 12 / 34
  18. 18. Inteligencia Nuestro sobrino Ense˜namos a nuestro sobrino a jugar al ajedrez. Al cabo del tiempo, en una partida nueva, nos gana. Lo atribuimos a su inteligencia Nuestro ordenador Nuestro ordenador, en una partida nueva, nos gana. ¿Lo atribuimos a su inteligencia? M´aquinas inteligentes ¿Qu´e deben hacer las m´aquinas para decir que son inteligentes? (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 12 / 34
  19. 19. Inicios McCulloch y Pitts (1943) A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity Alan M. Turing (1950) Computing Machinery and Intelligence Conferencia de Dartmouth (1956) John McCarthy Marvin Minsky Claude Shannon Ray Solomonoff Alan Newell Herbert Simon Arthur Samuel Oliver Selfridge Nathaniel Rochester Trenchard More John McCarthy propone el nombre de Inteligencia Artificial (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 13 / 34
  20. 20. Inteligencia Artificial hoy Problemas Representaci´on del conocimiento Deducci´on, razonamiento y resoluci´on de problemas Planificaci´on Aprendizaje autom´atico Procesamiento del lenguaje natural Movimiento y manipulaci´on Percepci´on Inteligencia social Creatividad Inteligencia en general . . . (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 14 / 34
  21. 21. Inteligencia Artificial hoy Stuart Rusell. AIMA Jugar una partida de tenis de mesa Conducir por una carretera con curvas Conducir por una avenida con tr´afico Hacer la compra por internet Comprar en un mercado de abastos Realizar una operaci´on quir´urgica Inventar un chiste (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 15 / 34
  22. 22. Inteligencia Artificial hoy Stuart Rusell. AIMA Jugar una partida de tenis de mesa Conducir por una carretera con curvas Conducir por una avenida con tr´afico Hacer la compra por internet Comprar en un mercado de abastos Realizar una operaci´on quir´urgica Inventar un chiste (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 15 / 34
  23. 23. Inteligencia Artificial hoy Stuart Rusell. AIMA Jugar una partida de tenis de mesa Conducir por una carretera con curvas Conducir por una avenida con tr´afico Hacer la compra por internet Comprar en un mercado de abastos Realizar una operaci´on quir´urgica Inventar un chiste (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 15 / 34
  24. 24. Inteligencia Artificial hoy Stuart Rusell. AIMA Jugar una partida de tenis de mesa Conducir por una carretera con curvas Conducir por una avenida con tr´afico Hacer la compra por internet Comprar en un mercado de abastos Realizar una operaci´on quir´urgica Inventar un chiste (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 15 / 34
  25. 25. Inteligencia Artificial hoy Stuart Rusell. AIMA Jugar una partida de tenis de mesa Conducir por una carretera con curvas Conducir por una avenida con tr´afico Hacer la compra por internet Comprar en un mercado de abastos Realizar una operaci´on quir´urgica Inventar un chiste (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 15 / 34
  26. 26. Inteligencia Artificial hoy Stuart Rusell. AIMA Jugar una partida de tenis de mesa Conducir por una carretera con curvas Conducir por una avenida con tr´afico Hacer la compra por internet Comprar en un mercado de abastos Realizar una operaci´on quir´urgica Inventar un chiste (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 15 / 34
  27. 27. Inteligencia Artificial hoy Stuart Rusell. AIMA Jugar una partida de tenis de mesa Conducir por una carretera con curvas Conducir por una avenida con tr´afico Hacer la compra por internet Comprar en un mercado de abastos Realizar una operaci´on quir´urgica Inventar un chiste (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 15 / 34
  28. 28. Inteligencia Artificial hoy Stuart Rusell. AIMA Jugar una partida de tenis de mesa Conducir por una carretera con curvas Conducir por una avenida con tr´afico Hacer la compra por internet Comprar en un mercado de abastos Realizar una operaci´on quir´urgica Inventar un chiste (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 15 / 34
  29. 29. Usos (y abusos) de la “Inteligencia” Tel´efonos inteligentes Electrodom´esticos inteligentes Robot aspirador Faros inteligentes Opel: Innovacci´on en Seguridad Pa˜nales Crema Casas inteligentes (y otros espacios) (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 16 / 34
  30. 30. ´Indice 1 Introducci´on “natural” 2 ¿Qu´e son la V.A. y la I.A.? 3 Un poco de Historia 4 Optimizando naturalmente Mejora iterativa Algoritmos gen´eticos Algoritmos de Colonias de Hormigas (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 17 / 34
  31. 31. Introducci´on: problemas de optimizaci´on Buscar la mejor (max o min) soluci´on dentro de un espacio de posibles soluciones Mejoras iterativas Empezar con una soluci´on inicial “cualquiera” Mejorar su calidad paso a paso Aunque no garantiza encontrar la mejor soluci´on, suele dar resultados aceptables ¿Cu´ando paro de buscar? normalmente no sabemos si algo es ´optimo o no (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 18 / 34
  32. 32. Ejemplo: Problema de las rutas de veh´ıculos (VRP) Problema: Tenemos una flota de veh´ıculos de reparto, y una lista de clientes con distintos pedidos en distintos lugares. Hay que asignar mercanc´ıas y rutas de reparto a cada veh´ıculo de la mejor forma posible. (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 19 / 34
  33. 33. Ejemplo: Problema del viajante (TSP) Problema: Dada una lista de ciudades, pasar por todas ellas recorriendo la menor distancia posible (suponiendo que existe conexi´on directa entre todas ellas y conocemos todas las distancias) HU SE JA CO CA GR AL MA (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 20 / 34
  34. 34. Problema del viajante Estrategia cl´asica Ir a˜nadiendo ciudades una a una y medir el coste Problema: comprobar todo sin dejarse ninguna combinaci´on es inabordable en la pr´actica Alternativa Trabajar con permutaciones de las ciudades Mejorar los itinerarios en iteraciones sucesivas, probando cambios en las permutaciones (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 21 / 34
  35. 35. Escalada con reinicio aleatorio: pr´actica TSP en Andaluc´ıa Resultados experimentales (ilustrativos): Iteraciones Circuito obtenido Distancia 50 (JA CO SE CA HU MA AL GR) 1009.58923 Km 300 (CO GR AL JA MA SE HU CA) 1080.9673 Km 1000 (MA CA HU SE CO JA AL GR) 929.9256 Km La ´ultima es ´optima (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 22 / 34
  36. 36. Ejemplo: Problema del cuadrado de puntos (caso particular del TSP) 4n puntos distribuidos uniformemente sobre los lados de un cuadrado de lado n Problema parametrizado y con soluci´on ´optima conocida (escalable, muy conveniente para realizar pruebas) (0,0) (0,1) (0,2) (0,3) (0,n) (n,n) (1,0) (2,0) (3,0) (n,0) (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 23 / 34
  37. 37. Escalada con reinicio aleatorio: pr´actica Problema del cuadrado de puntos (n = 3) Resultados experimentales (ilustrativos): Iteraciones Circuito obtenido Distancia 10.000 ((3 . 3) (3 . 2) (2 . 3) (3 . 1) (2 . 0) (3 . 0) 17,478706 (1 . 0) (0 . 0) (0 . 1) (0 . 3) (0 . 2) (1 . 3)) 100.000 ((1 . 0) (0 . 0) (0 . 1) (0 . 2) (0 . 3) (1 . 3) 15,812559 (3 . 2) (3 . 3) (2 . 3) (3 . 0) (3 . 1) (2 . 0)) No se encuentra el ´optimo, hay que mejorar la t´ecnica para escapar de los “falsos ´optimos” (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 24 / 34
  38. 38. ´Indice 1 Introducci´on “natural” 2 ¿Qu´e son la V.A. y la I.A.? 3 Un poco de Historia 4 Optimizando naturalmente Mejora iterativa Algoritmos gen´eticos Algoritmos de Colonias de Hormigas (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 25 / 34
  39. 39. Algoritmos gen´eticos: evoluci´on natural Optimizaci´on inspirada en los procesos evolutivos de la naturaleza: La evoluci´on ocurre en los cromosomas de los individuos Las “buenas estructuras” sobreviven con m´as probabilidad que las dem´as El nuevo material gen´etico se obtiene mediante cruces y mutaciones Algoritmos gen´eticos: Aplicaci´on de estas ideas en la b´usqueda de soluciones ´optimas No existe un ´unico algoritmo gen´etico Es una denominaci´on para este tipo de algoritmos evolutivos (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 26 / 34
  40. 40. Algoritmos gen´eticos Se trabaja con un conjunto (poblaci´on) de soluciones candidatas (individuos) Cada cromosoma (lista de genes) representa una soluci´on candidata La poblaci´on evoluciona en conjunto (generaciones) Bondad de los individuos Seg´un el valor de la funci´on objetivo (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 27 / 34
  41. 41. Algoritmos gen´eticos: pr´actica TSP en Andaluc´ıa Resultados experimentales (ilustrativos): Tama˜no % Cruce % ´Elite Probabilidad Poblaci´on mutaci´on 50 75 % 60 % 0.05 Una prueba: Mejor individuo encontrado: (HU SE CO GR AL JA MA CA) Distancia: 1007,9129 Km Despu´es de 84 repeticiones: Mejor individuo encontrado: (MA GR AL JA CO SE HU CA) Distancia: 929,9256 Km (´optima) (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 28 / 34
  42. 42. Resumen algoritmos gen´eticos Comentarios generales Las generaciones tienden a mejorar Manteniendo siempre algo de diversidad Los par´ametros se ajustan experimentalmente tama˜no poblaci´on, no generaciones, prob. mutaci´on, etc M´etodo general f´acil de aplicar y con resultados aceptables optimizaci´on, aprendizaje autom´atico, planificaci´on,. . . aunque no son mejores que algoritmos espec´ıficos Variantes en la selecci´on de individuos en el cruce y la mutaci´on en el c´alculo de la nueva generaci´on (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 29 / 34
  43. 43. ´Indice 1 Introducci´on “natural” 2 ¿Qu´e son la V.A. y la I.A.? 3 Un poco de Historia 4 Optimizando naturalmente Mejora iterativa Algoritmos gen´eticos Algoritmos de Colonias de Hormigas (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 30 / 34
  44. 44. Algoritmos de Colonias de Hormigas Idea intuitiva Cada hormiga es s´olo “un poquito” inteligente pero la colonia es mucho m´as que la suma de hormigas ¿C´omo imitamos eso? La clave: feromonas aunque conviene dejar un poco de libre albedr´ıo (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 31 / 34
  45. 45. Algoritmos de Colonias de Hormigas Para cada ronda de exploraci´on 1 Cada hormiga recorre su propio camino, teniendo en cuenta: Los rastros de feromona de rondas anteriores Su propio criterio Un poco de azar 2 Se actualizan los rastros de feromonas Cada hormiga a˜nade un poco m´as Una parte se pierde por evaporaci´on (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 32 / 34
  46. 46. Algoritmos de Colonias de Hormigas Al finalizar las rondas, la “soluci´on” es el mejor de todos los caminos recorridos (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 33 / 34
  47. 47. Enlaces P´aginas dedicadas a los problemas TSP: http://www.math.uwaterloo.ca/tsp/ VRP: http://neo.lcc.uma.es/vrp/ Material NetLogo oficial NetLogo User Community Models Classic Traveling Salesman AntSystem (actualizado) NetLogo Models Library: Life (Sample Models/Computer Science/Cellular Automata) Simple Genetic Algorithm (Sample Models/Computer Science) (Vida Artificial ... ¿Inteligente?) La Naturaleza nos ense˜na el camino CCV 2013 34 / 34

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