Sistemas Expertos
Introducción a la Inteligencia
Artificial
SESION I
Mg. Ing. Rolando Chávez Guillén
¿ Inteligencia Artificial ?
 Objetivos
 Conceptos Fundamentales
OBJETIVOS
Comprensión del mundo en que vivimos
REPRESENTAR EL CONOCIMIENTO
Que aspecto tiene (Propiedades)
Como funciona y...
OBJETIVOS
Sistemas OperativosMáquinas Conceptos y Teorías
Lenguajes Comunicación IA, , IAD
Expert Systems
Estructura de Da...
Crear modelos que permitan
comprender el mundo Real
[ Natural + Artificial ]
OBJETIVOS
Conceptos Fundamentales
Inteligencia
Los hombres se han denominados asi
mismos como Homo sapiens (del
latín Homo=hombre, s...
Conceptos Fundamentales
Inteligencia
• Durante miles de años,
hemos tratado de
comprender cómo
pensamos, es decir, cómo
un...
Conceptos Fundamentales
Inteligencia
• El campo de la inteligencia
artificial, va aún más lejos: no se
trata sólo de compr...
Inteligencia
La Real Academia de la Lengua:
“Potencia intelectual: facultad
de conocer, de entender o
comprender”
Inteligencia
“Habilidad para adquirir,
comprender y aplicar
conocimiento”.
“Aptitud para recordar, pensar y
razonar”.
Inteligencia
“Capacidad de resolver
creativamente un problema”
(Luis Puelles investigador del Instituto de Neurociencias d...
Inteligencia
“Capacidad para ajustar
conscientemente el modo de
pensar a los nuevos requisitos
del entorno, adaptándose
di...
Inteligencia
“Inteligencia humana se puede
describir en términos de
procesos informativos y
estructuras mentales”
(Enfoque...
Inteligencia
“Comprensión, orientación , sentido crítico
y capacidad de juicio”
(Alfred Binet )
“Capacidad para actuar en ...
¿Qué es la Inteligencia?
Esta referida a los procesos con los
cuales nuestro cerebro resuelve
problemas que consideramos d...
¿Qué es la Inteligencia?
En la física el objeto es la materia y la energía.
Creado el modelo, se comprueba su
comportamien...
Aspectos de la Inteligencia
Características Inteligentes:
• Percibir.
• Comprensión del lenguaje.
• Aprender.
• Resolver p...
Inteligencia Natural
El ser humano se dice que es inteligente por que posee:
• Intuición.
• Inspiración.
• Capacidad de or...
INTELIGENCIA NATURAL
La Actividad Intelectiva agrupa
los siguientes procesos::
• Percepción.
• Pensamiento abstracto.
• Ap...
INTELIGENCIA
INTELIGENCIA HUMANA
1. Percepción.
2. El pensamiento abstracto.
3. Aprendizaje.
4. Memoria y asociación.
5. R...
INTELIGENCIA
INTELIGENCIA HUMANA
1. Percepción.
2. El pensamiento abstracto.
3. Aprendizaje.
4. Memoria y asociación.
5. R...
Tipos de Inteligencia
• Inteligencia Verbal o Comunicativa
• Inteligencia Matemática lógica
• Inteligencia Espacial(visual...
Conceptos de IA
 DEFINICIONES.
 INTELIGENCIA NATURAL.
 CARACTERISTICAS.
 CAMPOS DE APLICACIÓN.
Stuart Russell
• En IA el principal tema unificador es la idea
del agente inteligente.
• Definimos la IA como el estudio d...
Conceptos
“Un sistema es racional si hace
lo correcto en función de su
conocimiento”
Conceptos
“Los filósofos delimitaron las
ideas mas importantes de la IA,
pero para pasar de ahí a una
ciencia formal es ne...
Definiciones de la IA
Se agrupan en cuatro categorías:
 Sistemas que actúan como humanos.
 Sistemas que piensan como hum...
Humano Racional
Sistemas que piensan Sistemas que piensanPensamiento
como humanos racionalmente
Comportamiento Sistemas qu...
• “El arte de desarrollar maquinas con
capacidad para realizar funciones que
cuando son realizadas por personas
requieren ...
Definiciones de la IA
• “El estudio de como lograr que los
computadores realicen tareas que, por el
momento, los humanos hacen mejor”.
(Rich y K...
Definiciones de la IA
Sistemas que actúan como humanos
• Prueba de Turing.
• S.E. para justificar un diagnóstico.
• Máquin...
Ejemplo:
http://www.grafologico.com/firma/analisis_de_la_firma.asp
33
Chatbot Alice: www.alicebot.org
34
Chatbot Alice: www.alicebot.org
35
> What is your favorite topic?
36
My favorite subject is artificial intelligence.
> What is artificial intelligence?
Artif...
continuación (2):
> How old am I?
37
Is this a trick question? You said you were how many years old? My guess
is that you ...
¿Es inteligente Alice?
• NO!!!!
38
 ~ 20000 reglas triviales input-response.
 + algo de pattern matching
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Definiciones de la IA
Sistemas que actúan como humanos
• Estos sistemas tratan de actuar como
humanos; es decir, imitan el...
• “El nuevo y excitante esfuerzo de hacer
que los computadores piensen …..,
Maquinas con mentes, en el mas amplio
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Definiciones de la IA
Sistemas que piensan como humanos
Ciencia cognitiva. Aportaciones: Visión,
lenguaje natural, aprendi...
Sistemas que piensan como humanos
• Para poder decir que un programa
piensa como los humanos. Es
necesario contar con un m...
Sistemas que piensan como humanos
• Una vez que se cuente con una
teoría lo suficientemente precisa
sobre como trabaja la ...
Sistemas que piensan como humanos
• En el campo de la ciencia
cognitiva convergen los
modelos computacionales
de IA y técn...
Sistemas que piensan como humanos
• Estos sistemas tratan de
emular el pensamiento
humano; por ejemplo las
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Definiciones de la IA
Sistemas que piensan racionalmente
• “El estudio de las facultades mentales a
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Definiciones de la IA
Sistemas que piensan racionalmente
Lógica (XIX-XX)
Representación del conocimiento impreciso
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el enfoque de las “leyes del pensamiento”
• El filósofo griego Aristóteles fue uno
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Sistemas que piensan racionalmente
• Estas “leyes del pensamiento”
supuestamente gobiernan la
manera de operar de la mente...
Sistemas que piensan racionalmente
• Es decir, estos sistemas con lógica
(idealmente), tratan de imitar o
emular el pensam...
Definiciones de la IA
Sistemas que actúan racionalmente
• "La inteligencia computacional es el
estudio del diseño de agent...
Definiciones de la IA
Sistemas que actúan racionalmente
• Lograr los objetivos deseados (bajo
ciertos supuestos) .
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Sistemas que actúan racionalmente
• Un agente es algo que
razona(agente viene del latín agere,
hacer).
• Pero de los agent...
Sistemas que actúan racionalmente
• Un agente racional es aquel
que actúa con la intención de
alcanzar el mejor resultado ...
Sistemas que actúan racionalmente
• En el caso del enfoque de la IA
según las “leyes del
pensamiento” , todo el énfasis
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Sistemas que actúan racionalmente
• Sin embargo, el efectuar una
inferencia correcta no depende
siempre de la racionalidad...
Sistemas que actúan racionalmente
• El estudiar la IA desde el
enfoque del diseño de un
agente racional ofrece al menos
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Sistemas que actúan racionalmente
• La segunda es más afín a la forma
en la que se ha producido el avance
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Sistemas que actúan racionalmente
• Estos sistemas tratan de emular
de forma racional el
comportamiento humano; por
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CONCEPTOS IA
Hacer pensar al computador en
forma inteligente, tratando de imitar el
proceso básico del aprendizaje y
razon...
“Los sistemas computacionales inteligentes
son los que tratan de efectuar tareas que
normalmente se asocian con el
comport...
Conceptos IA
Los métodos técnicas e intentos que
pretenden simular en la computadora
al intelecto humano.
(Congreso en Dar...
Otras definiciones de IA
• Es el estudio de las ideas que habilitan a la
computadora para ser inteligente.
(Patrick Winsto...
Conceptos Fundamentales
Una representación del mundo real
Datos : Atributos e instancias de un objeto (hechos)
Información...
Inteligencia Artificial (IA)
Sistemas Inteligentes:
Son sistemas que exhiben
características que asociamos
con la intelige...
Inteligencia Artificial (IA)
Heurística
•Es una técnica que mejora la eficiencia de
un proceso de búsqueda en un espacio d...
Inteligencia Artificial (IA)
Heurística
• Los métodos de búsqueda heurísticas (del
griego heuriskein, que significa encont...
Heurística
• Cuando un problema es presentado como un
árbol de búsqueda el enfoque heurístico
intenta reducir el tamaño de...
Heurística
• Las reglas heurísticas son muy importantes
en la IA porque los problemas típicos que se
dan en ella, son tan ...
Tipo de
solución
Tipo de problema
Numérico Simbólico
Algorítmica Cálculo científico Bases de
Datos
Heurística Investigació...
Inteligencia Artificial (IA)
La inteligencia requiere conocimiento
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Definición del Espa...
Inteligencia Artificial
Un estado actual
Espacio
Razonamiento (monótono yde
no monótono(incertidumbre)
Estados
Nuevo estad...
Grafica de estado para una maquina expendedoras de bebidas
gaseosas que acepta monedas de 25 y 5 centavos de $
50
25
30
35...
Búsqueda en un espacio de
Estado
Estudiaremos la formulación de un problema de la IA como un problema de Búsqueda en un
Es...
Búsqueda en un Espacio de Estado
Problema de
IA
Métodos de
Búsqueda
Problema de
Búsqueda en un
Espacio
de Estado
Solución
Búsqueda en un Espacio de Estado
Tópicos
 Definición
 Problemas de Raciocinio
 Juegos Hombre-Máquina
 Problemas de Opt...
Problema de Búsqueda en un Espacio
de Estado
Se dice que un problema de IA está
definido como un problema de
búsqueda en u...
Conceptos
Objeto
Es todo aquello al cual se puede
asociar un conocimiento.
Ejemplo
una computadora, un tablero de
ajedrez,...
Conceptos
Estado
Es dado por la configuración de los objetos
relevantes del problema.
Ejemplo: Ajedrez
Objetos: tablero y ...
Conceptos
AJEDREZ
Espacio de Estado
Es definido como el conjunto de todos los posibles
estados asociado al problema.
Ejemp...
Conceptos
AJEDREZ
Estado Inicial
Es el estado que corresponde a la configuración de los
objetos al inicio del problema.
Ej...
Conceptos
AJEDREZ
Estado Meta
Es el estado que corresponde a la configuración de los
objetos para el cual el problema se c...
Conceptos
AJEDREZ
Reglas
Son las acciones que se pueden aplicar a los estados y que
tienen por objetivo modificar este.
Ej...
Problemas de Raciocinio
El Problema de los caníbales y
misioneros
En la ribera de un río se hallan 3 misioneros y
3 caníba...
Juegos Hombre-Máquina
El Problema del Puzzle
Considere un tablero de 3X3 casilleros, ocho
de los cuales están ocupados por...
Problemas de Raciocinio
El Problema del Granjero
• Un granjero (persona) tiene un zorro, una
gallina y una cesta de maíz, ...
Inteligencia Artificial (IA)
Representación de Conocimiento
• Lógica de predicados
• Frames
• Redes semánticas, ...
Inteligencia Artificial (IA)
Sistemas Especialistas (Expert systems):
Componentes:
• Especialista
• Ingeniero del Conocimi...
Modelos computacionales
 Cerebro Red neuronal
 Evolución Algoritmo genético
 Experiencia Sistema experto
 Razonamiento...
¿Existe la Inteligencia Artificial ?
Las máquinas carecen de
creatividad.
Las máquinas no
disponen de conciencia.
Las m...
Creatividad...
Descartes asentó la tesis de
que lo único que no
funciona mecánicamente
en el universo es nuestra
capacidad...
Legitimidad de la IA
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ha demostrado la legitimidad de la IA.
La cual es capaz de ope...
Legitimidad de la IA
Por lo tanto, si se produce el
aprendizaje de las máquinas y se sientan
las bases de la creatividad.
...
Aspectos Fundamentales
 Si la IA comprende facultades como:
• Percibir y manipular
elementos del mundo
real Se puede afir...
Comportamiento humano:
El enfoque de la prueba de Turing
Comportamiento humano:
El enfoque de la prueba de Turing
• Se diseñó para proporcionar una definición
operacional y satisf...
Comportamiento humano:
El enfoque de la prueba de Turing
• Hoy por hoy, podemos decir que programar un
computador para que...
Comportamiento humano:
El enfoque de la prueba de Turing
• La Prueba de Turing evitó deliberadamente la interacción
física...
Comportamiento humano:
El enfoque de la prueba de Turing
• Para superar la prueba Global de Turing el computador
debe esta...
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El enfoque de la prueba de Turing
• Los investigadores del campo de la IA han
dedicado poco esfuerz...
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Aplicación Prueba de
Turing
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números que ...
Aplicación Prueba de
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Sistemas naturales
 Entrada Proceso Salida
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Machine Learning (ML)
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aspectos de la inteligencia
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• ...
Machine Learning (ML)
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Una máquina puede considerarse
Inteligente cuando cumple con los
siguientes requisitos:
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Características ML
 Puede almacenar
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que manipula
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Campos de Investigación.
Los investigadores centran sus
estudios en tres campos.
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- Razonamien...
Comunicación y Percepción
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- Visión artificial
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escribe su propio programa
 Los sistemas de IA se basa en
reglas heur...
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  1. 1. Sistemas Expertos Introducción a la Inteligencia Artificial SESION I Mg. Ing. Rolando Chávez Guillén
  2. 2. ¿ Inteligencia Artificial ?  Objetivos  Conceptos Fundamentales
  3. 3. OBJETIVOS Comprensión del mundo en que vivimos REPRESENTAR EL CONOCIMIENTO Que aspecto tiene (Propiedades) Como funciona y como podría actuar (comportamientos , relaciones) Como razonar en forma lógica con ese conocimiento ORGANIZACIÓN INTELIGENTE Concebido por El hombre Mundo Mundo natural artificial Creado por los seres humanos Modelos SOBRE
  4. 4. OBJETIVOS Sistemas OperativosMáquinas Conceptos y Teorías Lenguajes Comunicación IA, , IAD Expert Systems Estructura de Datos Multiagent Systems, ..., ... Proyectos Inteligentes Bases de Conocimiento ETC... Problemas del MÉTODOS YMundo Real PROYECTOS TÉCNICAS SOLUCIONES
  5. 5. Crear modelos que permitan comprender el mundo Real [ Natural + Artificial ] OBJETIVOS
  6. 6. Conceptos Fundamentales Inteligencia Los hombres se han denominados asi mismos como Homo sapiens (del latín Homo=hombre, sapiens = sabio), porque nuestras capacidades mentales son muy importante para nosotros.
  7. 7. Conceptos Fundamentales Inteligencia • Durante miles de años, hemos tratado de comprender cómo pensamos, es decir, cómo un puñado de materia puede percibir, entender, predecir y manipular un mundo mucho más grande y más complicado que uno mismo.
  8. 8. Conceptos Fundamentales Inteligencia • El campo de la inteligencia artificial, va aún más lejos: no se trata sólo de comprender sino también construir entidades inteligentes .
  9. 9. Inteligencia La Real Academia de la Lengua: “Potencia intelectual: facultad de conocer, de entender o comprender”
  10. 10. Inteligencia “Habilidad para adquirir, comprender y aplicar conocimiento”. “Aptitud para recordar, pensar y razonar”.
  11. 11. Inteligencia “Capacidad de resolver creativamente un problema” (Luis Puelles investigador del Instituto de Neurociencias de Alicante)
  12. 12. Inteligencia “Capacidad para ajustar conscientemente el modo de pensar a los nuevos requisitos del entorno, adaptándose dinámicamente a nuevos problemas y condiciones” (W. Stern, Inteligencia Emocional y Empresarial)
  13. 13. Inteligencia “Inteligencia humana se puede describir en términos de procesos informativos y estructuras mentales” (Enfoque de la Psicología Cognitiva)
  14. 14. Inteligencia “Comprensión, orientación , sentido crítico y capacidad de juicio” (Alfred Binet ) “Capacidad para actuar en orden a conseguir determinados objetivos, pensar racionalmente y relacionarse eficazmente con el entorno” (D. Wechsler)
  15. 15. ¿Qué es la Inteligencia? Esta referida a los procesos con los cuales nuestro cerebro resuelve problemas que consideramos difíciles. Sin embargo, cuando logramos dominar una habilidad, ya no nos impresiona ni mistificamos el hecho de que otras personas hagan la misma tarea.
  16. 16. ¿Qué es la Inteligencia? En la física el objeto es la materia y la energía. Creado el modelo, se comprueba su comportamiento en diferentes situaciones. Si el modelo es correcto podemos predecir En Inteligencia el objeto es el conocimiento y la información, con la inteligencia también podemos predecir el comportamiento.
  17. 17. Aspectos de la Inteligencia Características Inteligentes: • Percibir. • Comprensión del lenguaje. • Aprender. • Resolver problemas
  18. 18. Inteligencia Natural El ser humano se dice que es inteligente por que posee: • Intuición. • Inspiración. • Capacidad de organizar cadenas lógicas de pensamiento. • Sentimiento y Expresión lingüística. • Tiene capacidad de aprender, razonar y deducir. • Manipula los conocimientos e información que posee aplicando una serie de reglas y experiencias (formales e intuitivas) para la solución de problemas.
  19. 19. INTELIGENCIA NATURAL La Actividad Intelectiva agrupa los siguientes procesos:: • Percepción. • Pensamiento abstracto. • Aprendizaje. • Memoria y Asociación. • Razonamiento. • Imaginación o Creatividad. • Solución de problemas • Conciencia. • Comunicación.
  20. 20. INTELIGENCIA INTELIGENCIA HUMANA 1. Percepción. 2. El pensamiento abstracto. 3. Aprendizaje. 4. Memoria y asociación. 5. Razonamiento. 6. Creatividad e imaginación 7. Solución de problemas. 8. Conciencia. 9. Comunicación.
  21. 21. INTELIGENCIA INTELIGENCIA HUMANA 1. Percepción. 2. El pensamiento abstracto. 3. Aprendizaje. 4. Memoria y asociación. 5. Razonamiento. 6. Creatividad e imaginación 7. Solución de problemas. 8. Conciencia. 9. Comunicación. INTELIGENCIA ARTIFICIAL 1. Percepción. 2. El pensamiento abstracto. 3. Aprendizaje. 4. Memoria y asociación. 5. Razonamiento. 6. Creatividad e imaginación 7. Solución de problemas. 8. Conciencia. 9. Comunicación.
  22. 22. Tipos de Inteligencia • Inteligencia Verbal o Comunicativa • Inteligencia Matemática lógica • Inteligencia Espacial(visual) • Inteligencia Cenestésica (corporal) • Inteligencia Artística (música, pintura, etc.) • Inteligencia Interpersonal (liderazgo y acción cooperativa) • Inteligencia Intrapsíquica (conocimiento y control de si mismo)
  23. 23. Conceptos de IA  DEFINICIONES.  INTELIGENCIA NATURAL.  CARACTERISTICAS.  CAMPOS DE APLICACIÓN.
  24. 24. Stuart Russell • En IA el principal tema unificador es la idea del agente inteligente. • Definimos la IA como el estudio de los agentes que reciben percepciones del entorno y llevan a cabo las acciones. • Cada agente implementa una función la cual estructura las secuencia de las percepciones en acciones. Si el carro de adelante esta frenando, entonces empezar a frenar INTELIGENCIA ARTIFICIAL Agente reactivo
  25. 25. Conceptos “Un sistema es racional si hace lo correcto en función de su conocimiento”
  26. 26. Conceptos “Los filósofos delimitaron las ideas mas 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 ”
  27. 27. Definiciones de la IA Se agrupan en cuatro categorías:  Sistemas que actúan como humanos.  Sistemas que piensan como humanos.  Sistemas que piensan racionalmente (Hacer lo correcto).  Sistemas que actúan racionalmente.
  28. 28. Humano Racional Sistemas que piensan Sistemas que piensanPensamiento como humanos racionalmente Comportamiento Sistemas que actúan Sistemas que actúan como humanos racionalmente Objetivos a alcanzar por la IA Desarrollar …….
  29. 29. • “El arte de desarrollar maquinas con capacidad para realizar funciones que cuando son realizadas por personas requieren de inteligencia”. (kurzweil, 1990). Definiciones de la IA Sistemas que actúan como humanos
  30. 30. Definiciones de la IA
  31. 31. • “El estudio de como lograr que los computadores realicen tareas que, por el momento, los humanos hacen mejor”. (Rich y Knight, 1991). Definiciones de la IA Sistemas que actúan como humanos
  32. 32. Definiciones de la IA Sistemas que actúan como humanos • Prueba de Turing. • S.E. para justificar un diagnóstico. • Máquina de dialogo con los humanos .
  33. 33. Ejemplo: http://www.grafologico.com/firma/analisis_de_la_firma.asp 33
  34. 34. Chatbot Alice: www.alicebot.org 34
  35. 35. Chatbot Alice: www.alicebot.org 35
  36. 36. > What is your favorite topic? 36 My favorite subject is artificial intelligence. > What is artificial intelligence? Artificial intelligence is the branch of engineering and science devoted to constructing machines that think. I can ask someone about it. > Can you do anything else than chatting? Doing anything else than chatting is not among my strongest traits. ... Un diálogo con Alice-bot:
  37. 37. continuación (2): > How old am I? 37 Is this a trick question? You said you were how many years old? My guess is that you are really a kid. > What would you like to know about me? Tell me about your educational background. > I am a professor in computer science You are a professor in computer science? How do you like your work? > It‟s kind of nice teaching courses on artificial intelligence I guess it is a lot of fun. > What should I tell the students about you? Be sure to think before you speak. State your point clearly and slowly and gauge the listener's response before going any further.
  38. 38. ¿Es inteligente Alice? • NO!!!! 38  ~ 20000 reglas triviales input-response.  + algo de pattern matching  + algo de conocimiento  + algo de azar aplicado  NO posee componente de razonamiento  PERO: demuestra comportamiento „tipo humano‟.
  39. 39. Definiciones de la IA Sistemas que actúan como humanos • Estos sistemas tratan de actuar como humanos; es decir, imitan el comportamiento humano; por ejemplo la robótica. El estudio de cómo lograr que los computadores realicen tareas que, por el momento, los humanos hacen mejor.
  40. 40. • “El nuevo y excitante esfuerzo de hacer que los computadores piensen ….., Maquinas con mentes, en el mas amplio sentido literal” (Haugeland, 1985). Definiciones de la IA Sistemas que piensan como humanos • “La automatización de actividades que vinculamos con procesos de pensamiento humano, actividades como la toma de decisiones, resolución de problemas, aprendizaje….” (Bellman, 1978)
  41. 41. Definiciones de la IA Sistemas que piensan como humanos Ciencia cognitiva. Aportaciones: Visión, lenguaje natural, aprendizaje ¿Cómo piensan los humanos? Introspección Experimentos psicológicos
  42. 42. Sistemas que piensan como humanos • Para poder decir que un programa piensa como los humanos. Es necesario contar con un mecanismo para determinar como piensan los humanos. Es necesario penetrar en el funcionamiento de las mentes humanas. • Hay dos formas de hacerlo: mediante introspección(intentando atrapar nuestros propios pensamientos conforme van apareciendo) y mediante experimentos psicológicos
  43. 43. Sistemas que piensan como humanos • Una vez que se cuente con una teoría lo suficientemente precisa sobre como trabaja la mente, se podrá expresar esa teoría en la forma de un programa de computador. • Si los datos de entrada/salida del programa y los tiempos de reacción son similares a los de un humano, existe la evidencia de que algunos de los mecanismos del programa se pueden comparar con los que utilizan los seres humanos.
  44. 44. Sistemas que piensan como humanos • En el campo de la ciencia cognitiva convergen los modelos computacionales de IA y técnicas experimentales de psicología intentando elaborar teorías precisas y verificables sobre el funcionamiento de la mente humana.
  45. 45. Sistemas que piensan como humanos • Estos sistemas tratan de emular el pensamiento humano; por ejemplo las redes neuronales artificiales. La automatización de actividades que vinculamos con procesos de pensamiento humano, actividades como la Toma de decisiones, resolución de problemas, aprendizaje.
  46. 46. Definiciones de la IA Sistemas que piensan racionalmente • “El estudio de las facultades mentales a través del uso de modelos computacionales. "(Charniak y McDermott, 1985). • "El estudio de los cálculos que hacen posible percibir, razonar y actuar. “ (Winston, 1992).
  47. 47. Definiciones de la IA Sistemas que piensan racionalmente Lógica (XIX-XX) Representación del conocimiento impreciso versus Notación lógica Lógica fuzzy (1968)
  48. 48. Sistemas que piensan racionalmente el enfoque de las “leyes del pensamiento” • El filósofo griego Aristóteles fue uno de los primeros en intentar codificar la “manera correcta de pensar”, es decir un proceso de razonamiento irrefutable. • Sus silogismos son esquemas de estructuras de argumentación mediante las que siempre se llega a conclusiones correctas si se parte de premisas correctas(por ejemplo: "Sócrates es un hombre; todos los hombres son mortales; por lo tanto Sócrates es mortal”).
  49. 49. Sistemas que piensan racionalmente • Estas “leyes del pensamiento” supuestamente gobiernan la manera de operar de la mente; su estudio fue el inicio de un campo llamado lógica. • Ya en 1965 existían programas que en principio, resolvían cualquier problema resoluble descrito en notación lógica. La llamada tradición logista dentro del campo artificial trata de construir sistemas inteligentes a partir de estos programas.
  50. 50. Sistemas que piensan racionalmente • Es decir, estos sistemas con lógica (idealmente), tratan de imitar o emular el pensamiento lógico racional del ser humano; por ejemplo los sistemas expertos. El estudio de los cálculos que hacen posible percibir, razonar y actuar.
  51. 51. Definiciones de la IA Sistemas que actúan racionalmente • "La inteligencia computacional es el estudio del diseño de agentes inteligentes. "(Poole , 1998). • “ lA ... Esta relacionada con conductas inteligentes en las maquinas." (Nilsson, 1998).
  52. 52. Definiciones de la IA Sistemas que actúan racionalmente • Lograr los objetivos deseados (bajo ciertos supuestos) . • Agente: “algo capaz de percibir y actuar” Agentes racionales I.A.: Estudio y construcción de agentes racionales
  53. 53. Sistemas que actúan racionalmente • Un agente es algo que razona(agente viene del latín agere, hacer). • Pero de los agentes informáticos se espera que tengan otros atributos que los distingan de los “programas” convencionales, como que están dotados de controles autónomos, que perciban su entorno, que persistan durante un periodo de tiempo prolongado, que se adapten a los cambios y que sean capaces de alcanzar objetivos diferentes.
  54. 54. Sistemas que actúan racionalmente • Un agente racional es aquel que actúa con la intención de alcanzar el mejor resultado o, cuando hay incertidumbre el mejor resultado esperado.
  55. 55. Sistemas que actúan racionalmente • En el caso del enfoque de la IA según las “leyes del pensamiento” , todo el énfasis se pone en hacer inferencias correctas. • La obtención de estas inferencias correctas puede a veces, formar parte de lo que considera un agente racional, ya que una manera racional de actuar es llegar a la conclusión lógica de que si una acción dada permite alcanzar un objetivo, hay que llevar a cabo dicha acción.
  56. 56. Sistemas que actúan racionalmente • Sin embargo, el efectuar una inferencia correcta no depende siempre de la racionalidad, ya que existen situaciones para las que no hay nada correcto que hacer y en las que hay que tomar una decisión. • Existen también formas de actuar racionalmente que no implican realizar inferencias. Por ejemplo, el retirar la mano de una estufa caliente es un acto reflejo mucho mas eficiente que una respuesta lenta llevada a cabo tras un deliberación cuidadosa.
  57. 57. Sistemas que actúan racionalmente • El estudiar la IA desde el enfoque del diseño de un agente racional ofrece al menos dos ventajas. • La primera es más general que el enfoque que proporcionan las “leyes del pensamiento", dado que el efectuar inferencias correctas es solo uno de los mecanismos existentes para garantizar la racionalidad.
  58. 58. Sistemas que actúan racionalmente • La segunda es más afín a la forma en la que se ha producido el avance científico que los enfoques basados en la conducta o pensamiento humano, porque la norma de la racionalidad está claramente definida y es de aplicación general. • Por el contrario la conducta humana se adapta bien a un entorno específico, y en parte, es producto de un proceso evolutivo complejo, en gran medida desconocido, que aún está lejos de llevarnos a la perfección.
  59. 59. Sistemas que actúan racionalmente • Estos sistemas tratan de emular de forma racional el comportamiento humano; por ejemplo los agentes inteligentes .Está relacionado con conductas inteligentes en artefactos o máquinas.
  60. 60. CONCEPTOS IA Hacer pensar al computador en forma inteligente, tratando de imitar el proceso básico del aprendizaje y razonamiento humano en la solución de problemas cuantitativos y cualitativos.
  61. 61. “Los sistemas computacionales inteligentes son los que tratan de efectuar tareas que normalmente se asocian con el comportamiento humano inteligente, tales como, comprensión del lenguaje natural, aprendizaje, razonamiento, resolución de problemas y otros similares.” Barr y Feigenbaum (The Handbook of the AI, 1981). CONCEPTOS IA
  62. 62. Conceptos IA Los métodos técnicas e intentos que pretenden simular en la computadora al intelecto humano. (Congreso en Darmouth 1956) Es el estudio de cómo hacer que la computadora haga cosas para las que hasta el momento las personas son mejores. (Elaine Rich)
  63. 63. Otras definiciones de IA • Es el estudio de las ideas que habilitan a la computadora para ser inteligente. (Patrick Winston) • Es una parte de la Ciencia de la Computación, interesada en el modelamiento de Sistemas Inteligentes de Computación. (Mediados de 1950).
  64. 64. Conceptos Fundamentales Una representación del mundo real Datos : Atributos e instancias de un objeto (hechos) Información: Semántica de los datos para un cierto domínio. Conocimiento: Atributos, procesos, razonamiento, conceptos, hipótesis, relaciones, ambiente, ... A través de : Datos, gráficos, figuras, algoritmos, heurísticas, ... )
  65. 65. Inteligencia Artificial (IA) Sistemas Inteligentes: Son sistemas que exhiben características que asociamos con la inteligencia del comportamiento humano.  Entender el Lenguaje.  Aprendizaje.  Razonamiento.  Solución de problemas.
  66. 66. Inteligencia Artificial (IA) Heurística •Es una técnica que mejora la eficiencia de un proceso de búsqueda en un espacio de estados, sacrificando o determinando la perfección de la solución.
  67. 67. Inteligencia Artificial (IA) Heurística • Los métodos de búsqueda heurísticas (del griego heuriskein, que significa encontrar) están orientados a reducir la cantidad de búsqueda requerida para encontrar una solución.
  68. 68. Heurística • Cuando un problema es presentado como un árbol de búsqueda el enfoque heurístico intenta reducir el tamaño del árbol cortando nodos pocos prometedores. • Una regla heurística es una regla práctica que puede ayudar a encontrar una solución, pero que no esta garantizada de la misma forma que un algoritmo
  69. 69. Heurística • Las reglas heurísticas son muy importantes en la IA porque los problemas típicos que se dan en ella, son tan difíciles que no existe una solución de algoritmo.
  70. 70. Tipo de solución Tipo de problema Numérico Simbólico Algorítmica Cálculo científico Bases de Datos Heurística Investigación de Operaciones Inteligencia Artificial
  71. 71. Inteligencia Artificial (IA) La inteligencia requiere conocimiento Descripción formal de un :problema: Definición del Espacio de Estados Definir el estado inicial Definir el estado final ( objetivo) Conjunto de operadores que describen las causas Estrategia de control - Causa del movimiento Línea sistemática ESTADO
  72. 72. Inteligencia Artificial Un estado actual Espacio Razonamiento (monótono yde no monótono(incertidumbre) Estados Nuevo estado colección de características que pueden usarse para definir el estado de un objeto Transición o vínculo Lleva un objeto de un estado a otro
  73. 73. Grafica de estado para una maquina expendedoras de bebidas gaseosas que acepta monedas de 25 y 5 centavos de $ 50 25 30 35 40 45 20 15 10 5 25 Inicio Éxito 25 25 25 25 25 25 25 25 25 5 5 5 5 5 5 5 5 25 5 5
  74. 74. Búsqueda en un espacio de Estado Estudiaremos la formulación de un problema de la IA como un problema de Búsqueda en un Espacio de Estado
  75. 75. Búsqueda en un Espacio de Estado Problema de IA Métodos de Búsqueda Problema de Búsqueda en un Espacio de Estado Solución
  76. 76. Búsqueda en un Espacio de Estado Tópicos  Definición  Problemas de Raciocinio  Juegos Hombre-Máquina  Problemas de Optimización
  77. 77. Problema de Búsqueda en un Espacio de Estado Se dice que un problema de IA está definido como un problema de búsqueda en un espacio de estado, cuando para este se describen: • Estado • Espacio de Estado • Estado Inicial • Estado Meta • Reglas
  78. 78. Conceptos Objeto Es todo aquello al cual se puede asociar un conocimiento. Ejemplo una computadora, un tablero de ajedrez, una ficha de ajedrez, un profesor, una hormiga, un agente inteligente, etc.
  79. 79. Conceptos Estado Es dado por la configuración de los objetos relevantes del problema. Ejemplo: Ajedrez Objetos: tablero y piezas del ajedrez, jugadores (turno) Estado: Es dado por la configuración del tablero y las piezas del ajedrez, el turno. En algunos casos se puede considerar tiempos asociado a cada posible jugada.
  80. 80. Conceptos AJEDREZ Espacio de Estado Es definido como el conjunto de todos los posibles estados asociado al problema. Ejemplo: Es dado por el conjunto de todas las posibles configuraciones de los objetos del juego de ajedrez, correspondiendo cada una de ellas a una posible jugada.
  81. 81. Conceptos AJEDREZ Estado Inicial Es el estado que corresponde a la configuración de los objetos al inicio del problema. Ejemplo Las piezas del ajedrez están colocadas en el tablero en la posición de la partida del ajedrez.
  82. 82. Conceptos AJEDREZ Estado Meta Es el estado que corresponde a la configuración de los objetos para el cual el problema se considera resuelto. Ejemplo Cualquier configuración de las piezas en el tablero para el cual gana las Blancas, gana las Negras o hay un Empate.
  83. 83. Conceptos AJEDREZ Reglas Son las acciones que se pueden aplicar a los estados y que tienen por objetivo modificar este. Ejemplo Mover ficha blanca o negra (peón, caballo, alfil, torre, rey, reina). Hacer enroque, Comer ficha blanca o negra.
  84. 84. Problemas de Raciocinio El Problema de los caníbales y misioneros En la ribera de un río se hallan 3 misioneros y 3 caníbales, quienes desean trasladarse a la otra ribera del río a través de una canoa que soporta a lo más 2 personas. Considere por cuestión de supervivencia que en ninguna de las riberas del río, el número de caníbales debe exceder al de misioneros. El problema de consiste en determinar una secuencia de viajes que permitan trasladar todos los misioneros y caníbales al otro lado de la ribera.
  85. 85. Juegos Hombre-Máquina El Problema del Puzzle Considere un tablero de 3X3 casilleros, ocho de los cuales están ocupados por fichas. Solamente las fichas adyacentes en arista al casillero vacío pueden ser desplazados para este. Determine una secuencia de movimientos que ordene el tablero. 3 6 7 2 1 4 5 8 1 2 3 4 567 8
  86. 86. Problemas de Raciocinio El Problema del Granjero • Un granjero (persona) tiene un zorro, una gallina y una cesta de maíz, y quiere cruzar al otro lado de un río junto con los tres objetos intactos. • Para cruzar el río se puede usar una barca. El granjero hará de barquero: • En la barca sólo cabe el granjero y, o un animal o la cesta de maíz. También se sabe que, en ausencia del granjero: • El zorro se comería a la gallina si están ambos en la misma orilla. • La gallina se comería el maíz si están ambos en la misma orilla. TAREA
  87. 87. Inteligencia Artificial (IA) Representación de Conocimiento • Lógica de predicados • Frames • Redes semánticas, ...
  88. 88. Inteligencia Artificial (IA) Sistemas Especialistas (Expert systems): Componentes: • Especialista • Ingeniero del Conocimiento • Interfaces • Inferencia • Base de Conocimientos
  89. 89. Modelos computacionales  Cerebro Red neuronal  Evolución Algoritmo genético  Experiencia Sistema experto  Razonamiento Lógica difusa  Enfriamiento de un metal PARADIGMA Simulación
  90. 90. ¿Existe la Inteligencia Artificial ? Las máquinas carecen de creatividad. Las máquinas no disponen de conciencia. Las máquinas no tienen los principios éticos con los que regirá su conciencia.
  91. 91. Creatividad... Descartes asentó la tesis de que lo único que no funciona mecánicamente en el universo es nuestra capacidad de pensar, por lo cual afirmo el mecanismo de la materia y la creatividad del pensamiento
  92. 92. Legitimidad de la IA En la actualidad el uso del computador ha demostrado la legitimidad de la IA. La cual es capaz de operar simulando la inteligencia del ser humano, realizando con gran rapidez y precisión algunas de sus actividades.
  93. 93. Legitimidad de la IA Por lo tanto, si se produce el aprendizaje de las máquinas y se sientan las bases de la creatividad. El estado de conciencia y la ética no son absolutamente imprescindibles para la afirmación de la existencia de la IA.
  94. 94. Aspectos Fundamentales  Si la IA comprende facultades como: • Percibir y manipular elementos del mundo real Se puede afirmar que es posible producir• Adquirir y aplicar conocimientos IA. • Entender el Lenguaje Natural • Razonar y resolver problemas
  95. 95. Comportamiento humano: El enfoque de la prueba de Turing
  96. 96. Comportamiento humano: El enfoque de la prueba de Turing • Se diseñó para proporcionar una definición operacional y satisfactoria de inteligencia. • Turing sugirió una prueba basada en la incapacidad de diferenciar entre entidades inteligentes indiscutibles y seres humanos. • El computador supera la prueba si un evaluador humano no es capaz de distinguir si las respuestas, a una serie de preguntas planteadas, son de una persona o no.
  97. 97. Comportamiento humano: El enfoque de la prueba de Turing • Hoy por hoy, podemos decir que programar un computador para que supere la prueba Turing requiere un trabajo considerable. El computador debería poseer las siguientes capacidades: 1. Procesamiento de lenguaje natural: Que le permita comunicarse satisfactoriamente. 2. Representación del Conocimiento: Para almacenar lo que se conoce o siente. 3. Razonamiento automático: Para, utilizar la información almacenada a fin de responder a preguntas y extraer nuevas conclusiones. 4. Aprendizaje automático : para adaptarse a nuevas circunstancias y para detectar y extrapolar patrones.
  98. 98. Comportamiento humano: El enfoque de la prueba de Turing • La Prueba de Turing evitó deliberadamente la interacción física directa entre el evaluador y el computador, dado que para medir la inteligencia es innecesario simular físicamente a una persona. • Sin embargo, la llamada Prueba Global de Turing incluye una señal de video que permite al evaluador valorar la capacidad de percepción del evaluado, y también le da la oportunidad al evaluador de pasar objetos físicos, a través de una pequeña ventana.
  99. 99. Comportamiento humano: El enfoque de la prueba de Turing • Para superar la prueba Global de Turing el computador debe estar dotado además de: 5. Visión computacional: Para recibir objetos. 6. Robótica : Para manipular y mover objetos. Estas 6 disciplinas abarcan la mayor parte de la IA y Turing merece ser reconocido por diseñar una prueba que se mantiene vigente después de 50 años.
  100. 100. Comportamiento humano: El enfoque de la prueba de Turing • Los investigadores del campo de la IA han dedicado poco esfuerzo a la evaluación de sus sistemas con la prueba de Turing, por creer que es más importante el estudio de los principios en los que se basa la inteligencia que duplicar un ejemplar.
  101. 101. Prueba de Turing Aplicación
  102. 102. Aplicación Prueba de Turing Hoy en día para acceder a servicios de e-mail encontramos unas imágenes, letras y números que nos piden que escribamos, en un cuadro de texto, para registrarnos
  103. 103. Aplicación Prueba de Turing
  104. 104. Lo mismo sucede en la cuenta de Google, ¿ que son estas imágenes? ¿Porque nos piden que escribamos lo que vemos en estas imágenes?, estas imágenes en informática se le conoce con el nombre de CAPTCHA
  105. 105. Prueba de Touring
  106. 106. Prueba de Touring
  107. 107. Prueba de Touring
  108. 108. Touring Modelo computacional
  109. 109. Prueba de Touring
  110. 110. Prueba de Touring
  111. 111. Prueba de Touring
  112. 112. Prueba de TouringEn concreto los CAPTCHA que aparecen en los formularios de registro nos piden que introduzcamos los números y letras que aparecen en una imagen, este tipo de test puede parecer sencillo, podría parecer que un ordenador no debería tener muchos problemas para resolverlo pero no es así , en informática, hay programas que permiten realizar esta tarea, pero no son infalibles
  113. 113. Prueba de Touring Programa de reconocimiento óptico de caracteres y su tarea es reconocer automáticamente los símbolos o caracteres que pertenecen a un determinado alfabeto a partir de una imagen, para almacenar esta imagen en forma de texto, para poder trabajar con el posteriormente, su éxito depende mucho de cómo esta escrito el texto, en la actualidad no son capaces de reconocer cualquier texto tienen problemas cuando se modifico el tipo de letra, tamaño estilo o el color, sin embargo van mejorando
  114. 114. Por ello cada vez mas los CAPTCHA son mas difíciles se aplican mas variaciones y mas distorsiones y se introducen mas ruido para dificultar la resolución por parte de los ordenadores, pero también son mas difíciles para las personas.
  115. 115. - El papel del juez no lo realiza una persona sino un ordenador
  116. 116. Y porque no queremos permitirle el acceso a un ordenador, el fin de los CAPTCHA es impedir el abuso en el registro de algunos servicios en internet, como puede ser el correo electrónico, ¿Por qué? Porque hay gente que se dedica a crear lo que se llama bots programas que de forma masiva obtienen miles y miles de direcciones de correo electrónico, por eso se colocan los CAPTCHAS para ver si es un programa un bot o una persona quien esta intentando solicitar una dirección de correo electrónico aféresis
  117. 117. Los CAPTCHAS también los podemos encontrar en otras paginas webs por ejemplo cuando queremos escribir un comentario en un foro o en un blog, en este ejemplo es en un blog del sistema blogger de google, se nos pide que introduzcamos el contenido de un CAPTCHA y con ello evitar lo que se llama Spam Blog que es introducir miles y miles de comentarios con basura o publicidad en foros y blogs
  118. 118. Sistemas naturales  Entrada Proceso Salida • oído, visión. • tacto , olor. • sabor. - aprendizaje - movimiento - razonamiento - acción - entendimiento - mensajes Sistemas artificiales  Input Process Output • rec. De voz - aprend. Comp. - mov. robot • visión comput. - razon. Autom. - manipul. • sensores tacto - procesam. Leng. -
  119. 119. Machine Learning (ML) • La habilidad para aprender es uno de los más significativos aspectos de la inteligencia humana. • Las máquinas no pueden ser llamadas inteligentes antes que sean capaces de aprender a hacer cosas nuevas, adaptarse a nuevas situaciones, en lugar de simplemente hacer aquello para lo que fueron diseñados.
  120. 120. Machine Learning (ML) Aprendizaje sub-simbólico: Redes neuronales, ... Aprendizaje simbólico: A través: Ejemplos, ... Métodos: Inductivos, deductivos, ... Otros: Nuevos conceptos, árboles de decisión, ...
  121. 121. Características ML Una máquina puede considerarse Inteligente cuando cumple con los siguientes requisitos:  Percibe visualmente los objetos que lo rodean y reconoce sus formas.  Es capaz de entender el “Lenguaje Natural” hablado o escrito, así como producir respuestas en dicho lenguaje.  Puede actuar de acuerdo a las condiciones cambiantes del entorno y llevarlas a cabo mediante los correspondientes elementos físicos.
  122. 122. Características ML  Puede almacenar información y conocimientos a los que manipula mediante reglas y algoritmos para alcanzar soluciones a problemas planteados .
  123. 123. Campos de Investigación. Los investigadores centran sus estudios en tres campos. - Comunicación y Percepción. - Razonamiento Simbólico. - Ingeniería del Conocimiento.
  124. 124. Comunicación y Percepción  Procesamiento del Lenguaje Natural  Robótica - Visión artificial
  125. 125. Razonamiento Simbólico  Un Sistema inteligente que escribe su propio programa  Los sistemas de IA se basa en reglas heurísticas en donde el programa sigue una línea de razonamiento en vez de seguir una secuencia de pasos fijos.
  126. 126. Ingeniería del Conocimiento Aplicación del conocimiento para resolver problemas que ordinariamente requieren inteligencia humana. • Representación del conocimiento • Adquisición del Conocimiento
  127. 127. Preguntas ...?

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