INTRODUCCIÓN A LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL

INTRODUCCIÓN A LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL

1. Definición de inteligencia artificial

Formular una definición de inteligencia artificial (IA) es una tarea bastante complicada. Cada experto tiene una visión distinta de lo que es la IA y no coinciden en dar una definición exacta ni en los alcances y limitaciones de la IA a lo largo de años de existencia.  En el libro texto, así como en el texto complementario, se presentan y analizan algunas definiciones dadas por expertos en la materia, las cuales son clasificadas en cuatro grupos.  Por otro lado, en libro complementario también se presentan y clasifican algunas definiciones, que se presentan en la figura 1. Las que aparecen en la parte superior se refieren a procesos mentales y al razonamiento, mientras que las de la parte inferior aluden a la conducta. Las definiciones de la izquierda miden el éxito en términos de la fidelidad en la forma de actuar de los humanos, mientras que las de la derecha toman como referente un concepto ideal de inteligencia, denominada racionalidad. Un sistema es racional si hace “lo correcto”, en función de sus conocimientos.

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1. Fundamentos de la IA

La IA es un campo científico interdisciplinario, pues su sustento teórico se alimenta de varias ciencias como la Filosofía, la Matemática, Economía, la Neurociencia, Psicología, Ingeniería Computacional, Teoría de control y cibernética, Lingüística.

Se presenta una breve reseña de estas disciplinas que han contribuido con ideas, puntos de vista y técnicas al desarrollo de la IA.

1. Filosofía

Desde hace 400 años antes de Cristo (a.C.) ha tratado de dar respuesta a interrogantes tales como

• ¿Se puede utilizar reglas formales para extraer conclusiones válidas?
• ¿Cómo se genera la inteligencia mental a partir de un cerebro físico?
• ¿De dónde viene el conocimiento?
• ¿Cómo se pasa del conocimiento a la acción?

Los filósofos concebían la idea de que la mente es de alguna manera como una máquina que funciona a partir del conocimiento codificado en un lenguaje interno, y que el pensamiento servía para seleccionar la acción a llevar a cabo. Es así como facilitaron de alguna manera el poder imaginar la IA.

Tres hitos apuntan la posibilidad de una inteligencia mecánica.

• Sócrates, Platón, Aristóteles: Leyes que gobiernan el pensamiento (Silogismos, lógica)
• Descartes, Leibniz: La mente está ligada al mundo físico.
• Bacon, Hume, Russell. El conocimiento es fruto de la percepción, se adquiere por la experiencia (Inducción). El conocimiento está representado por teorías lógicas.

1. Matemática

Los filósofos delimitaron las ideas más importantes de la IA, pero para pasar de ahí a una ciencia formal es necesario contar con una formulación matemática en tres áreas fundamentales: lógica, computación y probabilidad. De esta manera, los matemáticos trataban de dar respuesta a las siguientes cuestiones.

• ¿Qué reglas formales son las adecuadas para obtener conclusiones válidas?
• ¿Qué se puede computar?
• ¿Cómo razonamos con información incierta?

Las matemáticas proporcionaron las herramientas para manipular tanto las aseveraciones de certeza lógica, como las inciertas de tipo probabilística. Asimismo, prepararon el terreno para un entendimiento de lo que es el cálculo y el razonamiento con algoritmos. Cabe destacar las siguientes aportaciones concretas:

• Boole, Frege: Fundamentos de la lógica matemática.
• Gödel, Turing: Límites de lo computable (teorema de incompletitud, NP – completitud)
• Fermat, Bernoulli, Bayes: Probabilidad, razonamiento probabilístico.

1. Economía

Las investigaciones en economía giraron en torno a las cuestiones siguientes

• ¿Cómo se debe llevar a cabo el proceso de toma de decisiones para maximizar el rendimiento?
• ¿Cómo se deben llevar a cabo acciones cuando otros no colaboren?
• ¿Cómo se deben llevar a cabo acciones cuando los resultados se obtienen en un futuro lejano?

Sus aportes se materializan, principalmente, a través de los de trabajos de

• Adam Smith (1723-1790): Utilizó la idea de que las economías pueden concebirse como un conjunto de agentes individuales que intentan maximizar su bienestar económico.
• León Walras(1834-1910) Formalizó el tratamiento matemático de la utilidad. Aportes adicionales de Frank Ramsey, J. von Neumann y O. Morgenstern (The Theory of Games and Economic Behavior (1944).
• Teoría de decisiones = teoría de probabilidades + teoría de utilidad. Proporciona un marco completo y formal para la toma de decisiones realizadas bajo incertidumbre.
• Investigación operativa. Se preocupó de la tercera cuestión- Richard Bellman (1957) formaliza los problemas de decisión secuencial llamados procesos de decisión de Harkov.

De esta manera, los economistas formalizaron el problema de la toma de decisiones para maximizar los resultados esperados. El trabajo en la economía y la investigación operativa ha contribuido en gran medida a la noción de agente racional.

1. Neurociencia

La neurociencia es el estudio del sistema neurológico, y en especial del cerebro. La forma exacta en la que en un cerebro se genera el pensamiento es uno de los grandes misterios de la ciencia.

• ¿Cómo procesa información el cerebro?

Sus aportes principales son:

• Camilo Golgi (1843 – 1926): desarrolló una técnica de coloración que permitió la observación de neuronas individuales en el cerebro
• Santiago Ramón y Cajal (1852 – 1934): utilizó la técnica de Golgi en sus estudios pioneros sobre la estructura neuronal del cerebro. Ambos compartieron el premio Nobel en 1906.
• Un cerebro medio tiene 1000 veces más neuronas que puertas lógicas en UCP(108 puertas lógicas – 1011 neuronas)
• Las neuronas y las sinapsis del cerebro están activas simultáneamente, mientras que las computadoras tienen una o varias UCP.
• Una computadora es un millón de veces más rápido, en cuanto a velocidad de intercambio, el cerebro es 100 000 veces más rápido en lo que hace.

La conclusión verdaderamente increíble es que unas colecciones de simples células pueden llegar a generar razonamientos, acción, y conciencia o, dicho en otras palabras, los cerebros generan las inteligencias (Searle, 1992)

1. Psicología

• ¿Cómo piensan y actúan los humanos y los animales?
• Psicología cognitiva: teorías sobre la conducta, bases del comportamiento racional.

 – Representación de los estímulos externos.

 – Manipulación consciente de la representación.

– Actuación consecuente

1. Ingeniería computacional

 Para que la IA pueda llegar a ser una realidad se necesitan dos cosas: inteligencia y un artefacto. El computador ha sido el artefacto elegido.

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