INTELIGENCIA ARTIFICIAL

1. UNIDAD EDUCATIVA SAN JOSÉ - LA SALLE Por una cultura de Calidad y Calidez INTELIGENCIAARTIFICIAL

2. Bloque II: Desarrollo de las Aplicacionesde la IA • Objetivo del bloque: Proporcionar un conocimiento general de los principales paradigmas de la Inteligencia Artificial y sus técnicas de aplicación.

3. En esta unidad aprehenderé:

4. Esto me servirá para: Comprender la actualidad informática centrándonos en el desarrollo de las aplicaciones que involucrán el buen usdo de la IA. EVALUACIÓN: • Pruebas • Talleres • Lecciones • Exposiciones • Observaciones

5. La tecnología es sólo una herramienta. La gente usa las herramientas para mejorar sus vidas. Tom Clancy

6. Admitía la viabilidad de la Inteligencia Artificial pero, por razones morales, se oponía a su utilización. Wiezenbaum

7. Joseph Weizenbaum 's influyente libro de 1976 de alimentación del ordenador y la razón humana: Del juicio al cálculo muestra su ambivalencia hacia la tecnología informática y expone su caso: mientras que la IA puede ser posible, no debemos permitir que los equipos para tomar decisiones importantes porque los equipos siempre carecen de cualidades humanas como la compasión y la sabiduría . Weizenbaum hace la distinción crucial entre decidir y elegir. Decidir es una actividad computacional, algo que en última instancia puede ser programado. Es la capacidad de elegir que a la larga nos hace humanos. Elección, sin embargo, es el producto de juicio, no cálculo.

8. DESARROLLO DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL El desarrollo de las técnicas de IA tiene dos fuentes principales El enfoque ascendente: Norbert Wiener

9. DESARROLLO DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL • Desde un enfoque descendente:

10. SISTEMAS EXPERTOS

11. SISTEMAS EXPERTOS • Es un software que imita el comportamiento de un experto humano en la solución de un problema. Pueden almacenar conocimientos de expertos para un campo determinado y solucionar un problema mediante deducción lógica de conclusiones. • Son SE aquellos programas que se realizan haciendo explicito el conocimiento en ellos, que tienen información específica de un dominio concreto y que realizan una tarea relativa a este dominio. • Programas que manipulan conocimiento codificado para resolver problemas en un dominio especializado en un dominio que generalmente requiere de experiencia humana.[Patterson 90]

12. En la Conferencia Mundial de IA realizada en 1977 en la ciudad de Tokio, Japón, el investigador Feigenbaum presentó la siguiente definición de SE: “Es un programa inteligente que utiliza conocimiento y procedimientos de inferencia para resolver problemas difíciles que requieren por sí solos de la participación de expertos humanos para su resolución”.

13. Solucionan problemas aplicando su experiencia de una forma eficaz, haciendo deducciones a partir de datos incompletos o inciertos. 2) Explican y justifican lo que están haciendo. 3) Se comunican con otros expertos y adquieren nuevos conocimientos. SISTEMAS EXPERTOS 4) Reestructuran y reorganizan el conocimiento. 5) Pueden mostrar un comportamiento "inteligente“. CARACTERÍSTICAS 6) Pueden proporcionar conocimientos acumulados.

14. Aportar soluciones a problemas, como si de humanos se tratara, es decir capaz de mostrar soluciones inteligentes. Esto Es posible gracias a que al sistema lo crean con expertos (humanos), que intentan estructurar y formalizar conocimientos poniéndolos a disposición del sistema, para que este pueda resolver una función dentro del ámbito del problema, de igual forma que lo hubiera hecho un experto. FUNCIÓN DE UN S.E

15. CAPACIDADES DE LOS SE: En comparación con otros tipos de sistemas de información, los SE ofrecen varias capacidades poderosas y beneficios. Los SE se pueden usar para solucionar problemas en todos los campos y disciplinas y ayudar en la totalidad de las etapas del proceso de solución del problemas: • Fijación de objetivos estratégicos. • Planeación. • Diseño. • Toma de decisiones. • Control y supervisión de calidad. • Diagnóstico.

16. LIMITACIONES DE LOS SE: • No se han usado o probado en forma extensa. • Dificultad de uso. • Están limitados a problemas relativamente limitados. • No pueden enfrentar con facilidad a conocimientos "mixtos". • Posibilidad de error. • Dificultad de mantenimiento. • Pueden tener costo altos de desarrollo. • Ocasionan preocupaciones legales y éticas.

17. COMPONENTES DE LOS SE: Interfaz de Usuario El usuario interactúa con el SE a través de una interfaz, la cual puede contener menús, procesamiento del lenguaje natural u otro tipo de interacción. Debe ser amigable en la entrada y salida de información.

18. COMPONENTES DE LOS SE: Adquisición de Conocimiento Interfaz de Usuario Corresponde con el proceso de crear y actualizar la base de conocimientos.

19. COMPONENTES DE LOS SE: Adquisición de Conocimiento Base de Conocimiento (BC) Memoria Activa (Hechos) y Reglas Interfaz de Usuario Almacena toda la información, datos, reglas, casos y relaciones importantes que utiliza el SE. Para cada aplicación única se tiene que desarrollar una base conocimientos. Puede incluir conocimientos genéricos provenientes de teorías generales que se han establecido con el tiempo y conocimientos específicos que provienen de experiencias más recientes y de reglas prácticas

20. COMPONENTES DE LOS SE: Adquisición de Conocimiento Base de Conocimiento (BC) Memoria Activa (Hechos) y Reglas Interfaz de Usuario Es similar a la suma total de los conocimientos y experiencias de los expertos humanos que se obtienen a través de años de trabajo en un área o disciplina específica. Una BC que contiene información proporcionada por diversos expertos humanos puede ser extremadamente eficiente y exacta desde el punto de vista de sus sugerencia y pronósticos.

21. COMPONENTES DE LOS SE: Adquisición de Conocimiento Base de Conocimiento (BC) Memoria Activa (Hechos) y Reglas Interfaz de Usuario El uso de reglas: una regla es una instrucción condicionada que enlazada a determinadas condiciones con acciones o resultados. La regla se crea por medio de construcciones de SI – ENTONCES. Un SE puede usar casos al desarrollar la solución a un problema o situación actual.

22. COMPONENTES DE LOS SE: Adquisicion de Conocimiento Base de Conocimiento (BC) Memoria Activa (Hechos) y Reglas Interfaz de Usuario • El proceso incluye: • Encontrar casos almacenados en la base de conocimientos, que sean similares al problema, • Modificar las soluciones a los casos para adaptarlas, o ajustarlas, al problema o la situación actual.

23. COMPONENTES DE LOS SE: Adquisición de Conocimiento Base de Conocimiento (BC) Memoria Activa (Hechos) y Reglas Mecanismo de Inferencia. Interfaz de Usuario Conocido como Motor de Inferencia, usado para buscar información y relaciones en la base de conocimientos, y proporcionar respuestas, pronósticos y sugerencias en la misma forma en que lo haría un experto humano. En otras palabras es el que proporciona el consejo experto. El conocimiento se representa como un conjunto de reglas y hechos.

24. COMPONENTES DE LOS SE: Adquisición de Conocimiento Base de Conocimiento (BC) Memoria Activa (Hechos) y Reglas Mecanismo de Inferencia. Interfaz de Usuario • Se asocia con un modelo o paradigma para resolver problemas. • Modelo que utiliza métodos de encadenamientos de reglas SI – ENTONCES para formar una línea de razonamiento. • Si el encadenamiento comienza de un conjunto de condiciones y se mueve hacia las conclusiones entonces el método es denominado encadenamiento hacia adelante.

25. COMPONENTES DE LOS SE: Adquisición de Conocimiento Base de Conocimiento (BC) Memoria Activa (Hechos) y Reglas Mecanismo de Inferencia. Interfaz de Usuario • Si la conclusión es conocida pero la ruta de la conclusión no es conocida entonces el método que se utiliza es el encadenamiento hacia atrás. El motor de inferencia contiene implementado estos métodos de razonamiento y controla la ejecución de las reglas.

26. COMPONENTES DE LOS SE: Adquisición de Conocimiento Base de Conocimiento (BC) Memoria Activa (Hechos) y Reglas Mecanismo de Inferencia. Interfaz de Usuario Busca a través de la BC, intentando asociar el conocimiento almacenado en forma de hechos el antecedente de una regla (condición). Si el antecedente de una regla es satisfecho, entonces la regla ejecuta la acción de la conclusión o el consecuente.

27. COMPONENTES DE LOS SE: Adquisición de Conocimiento Base de Conocimiento (BC) Memoria Activa (Hechos) y Reglas Mecanismo de Inferencia. Interfaz de Usuario Medio de Explicacion Permite explicar el proceso de razonamiento seguido para tomar una decisión. Responderá a la pregunta: ¿Cómo? O ¿Por qué? Cuando ha efectuado una conclusión.

28. TIPOS DE SISTEMAS EXPERTOS Interpretación. Describen una situación a partir de unos datos proporcionados (ej.: mapa isobaras). Predicción. Deducen consecuencias futuras probables a partir de situaciones dadas (ej.: predecir tiempo a partir del mapa de isobaras)

29. Diagnóstico. A partir de unos datos averiguan la causa de cierta molestia (ej.: diagnóstico médico: Mycin, Dendral, Siri, MilMed, Tradion….. ). Corrección de errores. Establece los fallos del problema y da soluciones para resolverlos.

30. Diseño. Construyen objetos a partir de restricciones dadas (ej.: CAD). Planificación. Diseñan acciones, establecen cursos de acción (ej.: robots). Monitorización. Parecido a la interpretación, pero además se detecta si la situación es normal o no (ej.: UVI). Reparación. Corrige los errores detectados para que vuelva a ser correcta la situación. Control. Hacen monitorización, corrección de errores y reparación de forma continua en el tiempo.

31. Los SE se aplican a una gran diversidad de campos y/o áreas. A continuación se listan algunas de las principales:

32. ¿Preguntas, dudas y comentarios? Taller: Prepare un mentefacto sobre los S.E

33. MISIÓN DE ENTRENAMIENTO • Preparar una carpeta con 5 noticias actuales de los sistemas expertos y escribasuopiniónpropia de cadauna. • Envie su comentario sobre lo que a ud. Mas le impacto de los S.E. • Y sobre cuál es el fin y el porqué de la existencia de los s.E?

34. DESARROLLO DE UN SISTEMA EXPERTO • Weiss y Kulikowski (1984) sugieren las etapas siguientes para el diseño e implementación de un sistema experto:

35. ETAPAS PARA DISEÑO E IMPLEMENT. DE UN S.E (I)

36. INTERROGANTES: Porqué utilizar un Sistema Experto? Cuándo recomendaría utilizar un Sistema Experto? Qué tipo de lenguajes emplea un Sistema Experto? Cuales son esos lenguajes? Qué limitaciones posee en la actualidad un Sistema experto?

37. LA ROBÓTICA

38. ¿Qué es la robótica? El término robótica puede ser definido desde diversos puntos : Con independencia respecto a la definición de "robot":   "La Robótica es la conexión inteligente de la percepción a la acción“ En base a su objetivo: "La Robótica consiste en el diseño de sistemas." Sujeta a la propia definición del término robot:    "La Robótica describe todas las tecnologías asociadas con los robots" “La robótica es la ciencia encaminada a diseñar y construir aparatos y sistemas capaces de realizar tareas propias de un ser humano”

39. ¿Qué es un robot? • Robot mascota • La mayoría de los expertos en Robótica afirman que es complicado dar una definición universalmente aceptada. Las definiciones son: - Ingenio mecánico . • Máquina. • “Conexión inteligente de percepción a acción”[Jones y Flynn]

40. DEFINICIONES “Máquina de manipulación automática, reprogramable y multifuncional que pueden posicionar y orientar piezas, herramientas o dispositivos especiales para la ejecución de trabajos diversos en las diferentes etapas de la producción industrial, ya sea en una posición fija o en movimiento”. Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto es por lo general un sistema electro-mecánico que, por su apariencia o sus movimientos, ofrece la sensación de tener un propósito propio.

41. INTRODUCCION A LA ROBOTICA La palabra robot proviene del checo “robota” (siervo, trabajo forzado). Fue introducida por el escritor Karel Capek en 1921 en la obra “R.U.R.” Rosumm´s Universal Robots . Muchas películas han seguido mostrando a los robots como máquinas dañinas y amenazadoras. Sin embargo, películas como la saga de "La Guerra de las Galaxias" desde 1977, retratan a robots como ayudantes del hombre, ahora realmente tienen apariencia humana. Estos robots que se fabrican con look humano se llaman ‘androides’.

42. Propósito • Estas leyes surgen como medida de protección para los seres humanos. Según el propio Asimov, la concepción de las leyes de la robótica quería contrarrestar un supuesto "complejo de Frankenstein", es decir, un temor que el ser humano desarrollaría frente a unas máquinas que hipotéticamente pudieran rebelarse y alzarse contra sus creadores. De intentar siquiera desobedecer una de las leyes, el cerebro positrónico del robot resultaría dañado irreversiblemente y el robot moriría. • Las tres leyes de la robótica representan el código moral del robot. Un robot va a actuar siempre bajo los imperativos de sus tres leyes. Para todos los efectos, un robot se comportará como un ser moralmente correcto.

43. HISTORIA Los robots son anteriores a nuestro milenio. Forman parte de los pensamientos y reflexiones de grandes pensadores de nuestra historia. Leonardo da Vinci diseñó los planos para un robot humanoide en torno a 1495. Los cuadernos del artista, recuperados en los años 50, contienen detallados dibujos de un caballero mecánico ahora conocido como el robot de Leonardo, que podía sentarse, alzar los brazos y mover la cabeza y la mandíbula. Son la imagen del esclavo ideal: Eficiente, obediente. Una extensión de nosotros mismos para la realización de áreas aburridas. Los primeros robots aparecen en la mitología griega y en obras de ficción:– Talos, gigante de bronce que vigilaba Creta – Golem, protector de los judíos en Praga

44. Antecedentes históricosHerón de Alejandría (90 a.C.) Dispositivos automáticos basados en poleas y palancas. Autómata: máquina que imita la figura y movimientos de un ser animado.

45. Antecedentes históricosIndustrialización, producción en cadena, Segunda Guerra Mundial (Siglo XX) MIT (1952) Máquina de control numérico.George Devol (1954) Patenta brazo robótico programable George Devol , Joe Engleberger (1956) Fundan Unimation Corporation, lanzan al mercado los primeros robots.(1960) Unimate: primer robot industrial

46. Antecedentes históricosEn 1966 Trallfa, construyó e instaló un robot de pintura por pulverización.En 1973 se desarrolló en SRI el primer lenguaje de programación de robots del tipo de computadora para la investigación con la denominación WAVE.En 1978 se introdujo el robot PUMA (Programmable Universal Machine for Assambly) para tareas de montaje por Unimation,En 1980 un sistema robótico de captación de recipientes fue objeto de demostración en la Universidad de Rhode IslandEstado Actual- Robots comerciales: cortacésped, aspirador, limpiador de piscinas, juguetes, militares.- Robótica en investigación: humanoides, coordinación entre robots, percepción.

47. Problemas fundamentales Robótica móvil de servicio: • Obtenerinformación del mundo: Percepción • Saber dondeestoy: Localización • Construir un modelo del ambiente: Mapeo(SLAM) y Exploración • Decidircomoalcanzar el objetivo: Planeación • Seguir un plan paraalcanzar el objetivo: Navegación, Control • Tomar y llevarobjetos: Manipulación • Interactuar con personas: InteracciónH-R • Colaborar con otros robots y otrasmáquinas: Robóticadistribuida, colaboración

48. Áreas del conocimiento • Ingeniería mecánica • Ingeniería eléctrica / electrónica • Control • Computación • Inteligencia artificial • Visión por computador • Biología

49. Tipos de robot • Androides:Los androides sonartilugios que se parecen y actúan como seres humanos. • Móviles:Elaboran la información quereciben a través de sus propios sistemas. • Industriales:artilugios mecánicos yelectrónicos destinados a realizar determinados procesos de fabricación.

50. De robots industriales ... • Tarea repetitiva • Entorno estructurado • No hay interacción con personas • Poca flexibilidad • Poca movilidad … a robots de servicio • Ambientes desconocidos • Ambientes dinámicos • Necesidad de movilidad • Interacción con personas • Ambientes exteriores • Necesidad de flexibilidad