ROBOTICA E INTELIGENCIA ARTIFICIAL

ROBÓTICA E INTELIGENCIA ARTIFICIAL

1. Introducción

En este trabajo desarrollaremos los temas de Robótica e Inteligencia Artificial, a continuación daremos una definición de estos dos temas.

La noción de robótica atiende a una idea de estructura mecánica universal capaz de adaptarse, como el hombre, a muy diversos tipos de acciones. La robótica, en sentido general abarca una amplia gama de dispositivos con muy diversas cualidades físicas y funcionales asociada a la particular estructura mecánica de aquellos, a sus características operativas y al campo de aplicación para el que sea concebido.

Todos estos factores están íntimamente relacionados, de forma que la configuración y el comportamiento de un robot condicionan su adecuación para un campo de aplicación especifico. La robótica se apoya en gran medida en los progresos de la microelectrónica y la microinformática, así como en nuevas disciplinas como el reconocimiento de formas y la inteligencia artificial.

En cambio, la Inteligencia Artificial o IA en Español (AI en Inglés), es una ciencia perteneciente a la rama de la Cibernética, que estudia el mecanismo de la inteligencia humana con el fin de crear máquinas inteligentes, capaces de realizar cálculos y de "pensar", elaborar juicios y tomar decisiones.

Sus orígenes se remontan miles de años atrás, pues en casi todas las mitologías existe algún tipo de "máquina" divina o casi divina de ésta naturaleza. Definir su comienzo en la Edad Moderna y Contemporánea es muy difícil pues son muchos los inventores y genios que han ido contribuyendo a crear éstas máquinas, Leonardo Da Vinci, Blas Pascal, Charles Babbage o Alan Turing y uno cometería grandes errores e injusticias. No obstante, son muchos los especialistas en computación que en las últimas décadas consideran como primera máquina inteligente a la "máquina de Turing", creada por Alan Turing.

En el trabajo que presentare a continuación se tratará de resaltar las características principales de estos dos temas, ademas veremos como se fusionan estas dos ramas de la tecnología.

2. La Robótica

Definición:

El término robótica procede de la palabra robot. La robótica es, por lo tanto, la ciencia o rama de la ciencia que se ocupa del estudio, desarrollo y aplicaciones de los robots.

Otra definición de robótica es el diseño, fabricación y utilización de máquinas automáticas programables con el fin de  realizar tareas repetitivas como el ensamble de automóviles, aparatos, etc. y otras actividades. Básicamente, la robótica se ocupa de todo lo concerniente a los robots, lo cual incluye el control de motores, mecanismos automáticos neumáticos, sensores, sistemas de cómputos, etc.

En la robótica se aúnan para un mismo fin varias disciplinas confluyentes, pero  diferentes, como la Mecánica, la Electrónica, la Automática, la Informática, etc.

El término robótica se le atribuye a Isaac Asimov.

Los tres principios o leyes de la robótica según Asimov son:

• Un robot no puede lastimar ni permitir que sea lastimado ningún ser humano.
• El robot debe obedecer a todas las órdenes de los humanos, excepto las que contraigan la primera ley.
• El robot debe autoprotegerse, salvo que para hacerlo entre en conflicto con la primera o segunda ley.

Robots:

Los robots son dispositivos compuestos de sensores que reciben datos de entrada y que pueden estar conectados a la computadora. Esta, al recibir la información de entrada, ordena al robot que efectúe una determinada acción. Puede ser que los propios robots dispongan de microprocesadores que reciben el input de los sensores y que estos microprocesadores ordenen al robot la ejecución de las acciones para las cuales está concebido. En este último caso, el propio robot es a su vez una computadora.

Otras definiciones para robot son:

• Máquina controlada por ordenador y programada para moverse, manipular objetos y realizar trabajos a la vez que interacciona con su entorno. Los robots son capaces de realizar tareas repetitivas de forma más rápida, barata y precisa que los seres humanos. El término procede de la palabra checa robota, que significa "trabajo obligatorio", fue empleado por primera vez en la obra teatral de 1921 R.U.R (Robots Universales de Rossum) por el novelista y dramaturgo checo Karel Capek. Desde entonces se ha empleado la palabra robot para referirse a una máquina que realiza trabajos para ayudar a las personas o efectúa tareas difíciles o desagradables para los humanos.
• Un robot es una manipulador multifuncional reprogramable diseñado para mover material, piezas, herramientas o dispositivos especializados a través de movimientos programados variables para la realización de tareas variadas. Para realizar cualquier tarea útil el robot debe interactuar con el entorno, el cual puede incluir dispositivos de alimentación, otros robots y, lo más importante, gente. Consideramos que la robótica abarca no solamente el estudio del robot en sí, sino también las interfaces entre él y sus alrededores.
• Ingenio electrónico que puede ejecutar automáticamente operaciones o movimientos muy variados, y capaz de llevar a cabo todos los trabajos normalmente ejecutados por el nombre.
• Manipulador multifuncional y reprogramable, diseñado para mover materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales, mediante movimientos programados y variables que permiten llevar a cabo diversas tareas.

El nombre de robots es tomado del vocablo checo "robota" que significa siervo y que es idéntico al término ruso que significa trabajo arduo, repetitivo y monótono, y lo usó por primera vez el escritor Karel Capek en 1917 para referirse en su obras a máquinas con forma humanoide. Deriva de "robotnik" que define al esclavo de trabajo

En la actualidad, los avances tecnológicos y científicos no han permitido todavía construir un robot realmente inteligente, aunque existen esperanzas de que esto sea posible algún día. Hoy por hoy, una de las finalidades de la construcción de robots es su intervención en los procesos de fabricación. Estos robots, que no tienen forma humana en absoluto, son los encargados de realizar trabajos repetitivos en las cadenas de proceso de fabricación. En una fábrica sin robots, los trabajos antes mencionados los realizan técnicos especialistas en cadenas de producción. Con los robots, el técnico puede librarse de la rutina y el riesgo que sus labores comportan, con lo que la empresa gana en rapidez, calidad y precisión.

Tipos de robots

• Robots impulsados neumaticamente: La programación consiste en la conexión de tubos de plástico a unos manguitos de unión de la unidad de control neumático. Esta unidad está formada por dos partes: una superior y una inferior. La parte inferior es un secuenciador que proporciona presión y vacío al conjunto de manguitos de unión en una secuencia controlada por el tiempo. La parte superior es el conjunto de manguitos de unión que activan cada una de las piezas móviles del robot. Son los más simples que existen. Hay quien opina que a este tipo de máquinas no se les debería llamar robots; sin embargo, en ellas se encuentran todos los elementos básicos de un robot: estas máquinas son programables, automáticas y pueden realizar gran variedad de movimientos.
• Robots equipados con servomecanismos: El uso de servomecanismos va ligado al uso de sensores, como los potenciómetros, que informan de la posición del brazo o la pieza que se ha movido del robot, una vez éste ha ejecutado una orden transmitida. Esta posición es comparada con la que realmente debería adoptar el brazo o la pieza después de la ejecución de la orden; si no es la misma, se efectúa un movimiento más hasta llegar a la posición indicada.
• Robots punto a punto: La programación se efectúa mediante una caja de control que posee un botón de control de velocidad, mediante el cual se puede ordenar al robot la ejecución de los movimientos paso a paso. Se clasifican, por orden de ejecución, los pasos que el robot debe seguir, al mismo tiempo que se puede ir grabando en la memoria la posición de cada paso. Este será el programa que el robot ejecutará. Una vez terminada la programación, el robot inicia su trabajo según las instrucciones del programa. A este tipo de robots se les llama punto a punto, porque el camino trazado para la realización de su trabajo está definido por pocos puntos.
• Robots controlados por computadora: Se pueden controlar mediante computadora. Con ella es posible programar el robot para que mueva sus brazos en línea recta o describiendo cualquier otra figura geométrica entre puntos preestablecidos. La programación se realiza mediante una caja de control o mediante el teclado de la computadora. La computadora permite además acelerar más o menos los movimientos del robot, para facilitar la manipulación de objetos pesados.
• Robots con capacidades sensoriales:

Aún se pueden añadir a este tipo de robots capacidades sensoriales: sensores ópticos, codificadores, etc. Los que no poseen estas capacidades sólo pueden trabajar en ambientes donde los objetos que se manipulan se mantienen siempre en la misma posición. Los robots con capacidades sensoriales constituyen la última generación de este tipo de máquinas. El uso de estos robots en los ambientes industriales es muy escaso debido a su elevado costo. Estos robots se usan en cadenas de embotellado para comprobar si las botellas están llenas o si la etiqueta está bien colocada.

• Robots mosquitos: La cucaracha metálica se arrastra con gran destreza por la arena, como un verdadero insecto. A pesar de que Atila avanza a 2 km/h, tratando de no tropezar con las cosas, es «gramo por gramo el robot más complejo del mundo», según su creador, Rodney Brooks. En su estructura de 1,6 kg y 6 patas, lleva 24 motores, 10 computadores y 150 sensores, incluida una cámara de video en miniatura. La experimentación en operaciones quirúrgicas con robots abre nuevos campos tan positivos como esperanzadores. La cirugía requiere de los médicos una habilidad, precisión y decisión muy cualificadas. La asistencia de ingenios puede complementar algunas de las condiciones que el trabajo exige. En operaciones delicadísimas, como las de cerebro, el robot puede aportar mayor fiabilidad. Últimamente, se ha logrado utilizar estas máquinas para realizar el cálculo de los ángulos de incisión de los instrumentos de corte y reconocimiento en operaciones cerebrales; así mismo, su operatividad se extiende a la dirección y el manejo del trepanador quirúrgico para penetrar el cráneo y de la aguja de biopsia para tomar muestras del cerebro.
• Robot industrial: Nace de la unión de una estructura mecánica articulada y de un sistema electrónico de control en el que se integra una computadora. Esto permite la programación y control de los movimientos a efectuar por el robot y la memorización de las diversas secuencias de trabajo, por lo que le da al robot una gran flexibilidad y posibilita su adaptación a muy diversas tareas y medios de trabajo,

El robot industrial es pues un dispositivo multifuncional, es decir, apto para muy diversas aplicaciones, al contrario de la máquina automática clásica, fabricada para realizar de forma repetitiva un tipo determinado de operaciones. El robot industrial se diseña en función de diversos movimientos que debe poder ejecutar; es decir, lo que importa son sus grados de libertad, su campo de trabajo, su comportamiento estático y dinámico.

La capacidad del robot industrial para reconfigurar su ciclo de trabajo, unida a la versatilidad y variedad de sus elementos terminales (pinzas, garras, herramientas, etc.), le permite adaptarse fácilmente a la evolución o cambio de los procesos de producción, facilitando su reconversión.

Los robots industriales están disponibles en una amplia gama de tamaños, formas y configuraciones físicas. La gran mayoría de los robots comercialmente disponibles en la actualidad tienen una de estas cuatro configuraciones básicas:

• Configuración polar
• Configuración cilíndrica
• Configuración de coordenadas cartesianas
• Configuración de brazo articulado

La configuración polar utiliza coordenadas polares para especificar cualquier posición en términos de una rotación sobre su base, un ángulo de elevación y una extensión lineal del brazo.

La configuración cilíndrica sustituye un movimiento lineal por uno rotacional sobre su base, con los que se obtiene un medio de trabajo en forma de cilindro.

La configuración de coordenadas cartesianas posee tres movimientos lineales, y su nombre proviene de las coordenadas cartesianas, las cuales son más adecuadas para describir la posición y movimiento del brazo. Los robots cartesianos a veces reciben el nombre de XYZ, donde las letras representan a los tres ejes del movimiento.

La configuración de brazo articulado utiliza únicamente articulaciones rotacionales para conseguir cualquier posición y es por esto que es el más versátil.

Futuro de la robótica

A pesar de que existen muchos robots que efectúan trabajos industriales, aquellos son incapaces de desarrollar la mayoría de

operaciones que la industria requiere. Al no disponer de unas capacidades sensoriales bien desarrolladas, el robot es incapaz de realizar tareas que dependen del resultado de otra anterior.

En un futuro próximo, la robótica puede experimentar un avance espectacular con las cámaras de televisión, más pequeñas y menos caras, y con las computadoras potentes y más asequibles.

Los sensores se diseñarán de modo que puedan medir el espacio tridimensional que rodea al robot, así como reconocer y medir la posición y la orientación de los objetos y sus relaciones con el espacio. Se dispondrá de un sistema de proceso sensorial capaz de analizar e interpretar los datos generados por los sensores, así como de compararlos con un modelo para detectar los errores que se puedan producir. Finalmente, habrá un sistema de control que podrá aceptar comandos de alto nivel y convertirlos en órdenes, que serán ejecutadas por el robot para realizar tareas enormemente sofisticadas.

Si los elementos del robot son cada vez más potentes, también tendrán que serlo los programas que los controlen a través de la computadora. Si los programas son más complejos, la computadora deberá ser más potente y cumplir nos requisitos mínimos para dar una respuesta rápida a la información que le llegue a través de los sensores del robot.

Paralelo al avance de los robots industriales era el avance de las investigaciones de los robots llamados androides, que también se beneficiarán de los nuevos logros en el campo de los aparatos sensoriales. De todas formas, es posible que pasen decenas de años antes de que se vea un androide con mínima apariencia humana en cuanto a movimientos y comportamiento.

3. Inteligencia artificial

Historia:

Es en los años 50 cuando se logra realizar un sistema que tuvo cierto éxito, se llamó el Perceptrón de Rossenblatt. Éste era un sistema visual de reconocimiento de patrones en el cual se aunaron esfuerzos para que se pudieran resolver una gama amplia de problemas, pero estas energías se diluyeron enseguida.

Fué en los años 60 cuando Alan Newell y Herbert Simon, que trabajando la demostración de teoremas y el ajedrez por ordenador logran crear un programa llamado GPS (General Problem Solver: solucionador general de problemas). Éste era una sistema en el que el usuario definía un entorno en función de una serie de objetos y los operadores que se podían aplicar sobre ellos. Este programa era capaz de trabajar con las torres de Hanoi, así como con criptoaritmética y otros problemas similares, operando, claro está, con microcosmos formalizados que representaban los parámetros dentro de los cuales se podían resolver problemas. Lo que no podía hacer el GPS era resolver problemas ni del mundo real, ni médicos ni tomar decisiones importantes. El GPS manejaba reglas heurísticas (aprender a partir de sus propios descubrimientos) que la conducían hasta el destino deseado mediante el método del ensayo y el error.

En los años 70, un equipo de investigadores dirigido por Edward Feigenbaum comenzó a elaborar un proyecto para resolver problemas de la vida cotidiana o que se centrara, al menos, en problemas más concretos. Así es como nació el sistema experto.

El primer sistema experto fue el denominado Dendral, un intérprete de espectrograma de masa construido en 1967, pero el más influyente resultaría ser el Mycin de 1974. El Mycin era capaz de diagnosticar trastornos en la sangre y recetar la correspondiente medicación, todo un logro en aquella época que incluso fueron utilizados en hospitales (como el Puff, variante de Mycin de uso común en el Pacific Medical Center de San Francisco, EEUU).

Ya en los años 80, se desarrollaron lenguajes especiales para utilizar con la Inteligencia Artificial, tales como el LISP o el PROLOG. Es en esta época cuando se desarrollan sistemas expertos más refinados, como por el ejemplo el EURISKO. Este programa perfecciona su propio cuerpo de reglas heurísticas automáticamente, por inducción.

Definición de Inteligencia Artificial

La inteligencia artificial estudia como lograr que las máquinas realicen tareas que, por el momento, son realizadas mejor por los seres humanos. La definición es efímera porque hace referencia al estado actual de la informática. No incluye áreas que potencialmente tienen un gran impacto tales como aquellos problemas que no pueden ser resueltos adecuadamente ni por los seres humanos ni por las máquinas.

Al principio se hizo hincapié en las tareas formales como juegos y demostración de teoremas, juegos como las damas y el ajedrez demostraron interés. La geometría fue otro punto de interés y se hizo un demostrador llamado: El demostrador de Galenter. Sin embargo la IA pronto se centró en problemas que aparecen a diario denominados de sentido común (commonsense reasoning).

Se enfocaron los estudios hacia un problema muy importante denominado Comprensión del lenguaje natural. No obstante el éxito que ha tenido la IA se basa en la creación de los sistemas expertos, y de hecho áreas en donde se debe tener alto conocimiento de alguna disciplina se han dominado no así las de sentido común.

Aplicaciones de la IA:

Tareas de la vida diaria:

• Percepción
• Visión
• Habla
• Lenguaje natural
• Comprensión
• Generación
• Traducción
• Sentido común
• Control de un robot

Tareas formales:

• Juegos
• Ajedrez
• Backgammon
• Damas
• Go
• Matemáticas
• Geometría
• Lógica
• Cálculo Integral
• Demostración de las propiedades de los programas

Tareas de los expertos:

• Ingeniería
• Diseño
• Detección de fallos
• Planificación de manufacturación
• Análisis científico
• Diagnosis médica
• Análisis financiero

La evolución de la I.A. se debe al desarrollo de programas para ordenadores capaces de traducir de un idioma a otro, juegos de ajedrez, resolución de teoremas matemáticos, etc. Alrededor de 1950, Alan Turing desarrolló un método para saber si una máquina era o no "inteligente" denominado "Test de Turing", "en el cual un operador tiene que mantener una conversación en dos sentidos con otra entidad, a través de un teclado, e intentar que la otra parte le diga si se trata de una máquina o de otro ser humano.

Sobre este test circulan muchas historias ficticias, pero nuestra favorita es la que trata sobre una persona que buscaba trabajo y al que se le deja delante de un teclado para que se desenvuelva solo. Naturalmente, se da cuenta de la importancia de este test para sus perspectivas de carrera y por lo tanto lucha valientemente para encontrar el secreto, aparentemente sin éxito.

Pero de que sirve crear algoritmos capaces de imitar la inteligencia y el razonamiento humano; es aquí donde la I. A. y la Robótica tienen un punto en común.

La I.A. tiene aplicación en la Robótica cuando se requiere que un robot "piense" y tome una decisión entre dos o mas opciones, es entonces cuando principalmente ambas ciencias comparten algo en común. La I.A. también se aplica a los ordenadores, ya sean PC’s , servidores de red o terminales de red, ya que su principal aplicación es desarrollar programas computacionales que resuelvan problemas que implican la interacción entre la máquina y el hombre, es decir, las máquinas "aprenderán" de los hombres, para realizar mejor su labor.

Técnica de Inteligencia Artificial:

Uno de los más rápidos y sólidos resultados que surgieron en las tres primeras décadas de las investigaciones de la IA fue que la Inteligencia necesita conocimiento.

Para compensar este logro imprescindiblemente el conocimiento poseé algunas propiedades poco deseables como:

• Es voluminoso
• Es difícil caracterizarlo con exactitud
• Cambia constantemente
• Se distingue de los datos en que se organiza de tal forma que se corresponde con la forma en que va a ser usado.

Con los puntos anteriores se concluye que una técnica de IA es un método que utiliza conocimiento representado de tal forma que:

• El conocimiento represente las generalizaciones En otras palabras no es necesario representar de forma separada cada situación individual. En lugar de esto se agrupan las situaciones que comparten propiedades importantes. Si el conocimiento no posee esta propiedad, puede necesitarse demasiada memoria.

Si no se cumple esta propiedad es mejor hablar de "datos" que de conocimiento.

• Debe ser comprendido por las personas que lo proporcionan. Aunque en muchos programas, los datos pueden adquirirse automáticamente (por ejemplo, mediante lectura de instrumentos), en muchos dominios de la IA, la mayor parte del conocimiento que se suministra a los programas lo proporcionan personas haciéndolo siempre en términos que ellos comprenden.
• Puede modificarse fácilmente para corregir errores y reflejar los cambios en el mundo y en nuestra visión del mundo.
• Puede usarse en gran cantidad de situaciones aún cuando no sea totalmente preciso o completo.
• Puede usarse para ayudar a superar su propio volumen, ayudando a acotar el rango de posibilidades que normalmente deben ser consideradas.

Es posible resolver problemas de IA sin utilizar Técnicas de IA (si bien estas soluciones no suelen ser muy adecuadas). También es posible aplicar técnicas de IA para resolver problemas ajenos a la IA. Esto parece ser adecuado para aquellos problemas que tengan muchas de las características de los problemas de IA.

Los problemas al irse resolviendo tienen entre las características de su solución:

• Complejidad
• El uso de generalizaciones
• La claridad de su conocimiento
• La facilidad de su extensión

Investigación y desarrollo en áreas de la IA:

Las aplicaciones tecnológicas en las que los métodos de IA usados han demostrado con éxito que pueden resolver complicados problemas de forma masiva, se han desarrollado en sistemas que:

1. Permiten al usuario preguntar a una base de datos en cualquier lenguaje que sea, mejor que un lenguaje de programación.
2. Reconocen objetos de una escena por medio de aparatos de visión.
3. Generar palabras reconocibles como humanas desde textos computarizados.
4. Reconocen e interpretan un pequeño vocabulario de palabras humanas.
5. Resuelven problemas en una variedad de campos usando conocimientos expertos codificados.

Los países que han apadrinado investigaciones de IA han sido: EEUU. , Japón, Reino Unido y la CEE; y lo han llevado a cabo a través de grandes compañías y cooperativas de riesgo y ventura, así como con universidades, para resolver problemas ahorrando dinero. Las aplicaciones más primarias de la IA se clasifican en cuatro campos: sistemas expertos, lenguaje natural, robótica y visión, sistemas censores y programación automática.

3. Conclusión

Por medio del trabajo que acabamos de presentar, puedo concluir que la robótica y la inteligencia artificial van tomadas de la mano ya que la una se encarga de la parte mecánica, y la otra de la parte analítica.

La robótica es el diseño, fabricación y utilización de máquinas automáticas programables con el fin de  realizar tareas repetitivas como el ensamble de automóviles, aparatos, etc. y otras actividades, por ello pienso que la robótica es la parte mecánica de una tecnología, en cambio creo que la inteligencia artificial es la parte analítica o la parte que determina la acción de los robots, ya que los robots no podrían realizar ninguna tarea sin que se les indicara u ordenara la tarea, por ello, aquí es donde entra la inteligencia artificial.

Gracias a la inteligencia artificial se ha logrado que una maquina sea capaz de desarrollar áreas de conocimiento muy especificas y complicadas, haciendo que la maquina pueda simular procesos que el hombre realiza. Pero cabe destacar que aún no se ha logrado que una máquina piense como un humano, pienso que una limitación es el hecho de que el hombre es irremplazable ya que el ser humano cuenta con una característica propia el cual es el sentido común.

Pero no podemos olvidar que el desarrollo de estas tecnologías no pretenden reemplazar al ser humano sino que tratan de mejorar el estilo de vida del ser humano, ya que recordemos que, por lo menos los robots hacen que el trabajo pesado sea mas facil de realizar, y que una maquina no se enferma, ni protestas, ni se cansa y esto puede elevar su utilidad. En fin esperemos que estas tecnologías no se nos vaya de las manos, y que no nos perjudique, sino que nos ayude.

4. Bibliografía

Buscadores web:

www.altavista.com

www.google.com

www.copernic.com

español.yahoo

Sitios de internet:

www.aiinsti.com.es/int_art/044s.htlm

robotica.pagina.nl

robotica.uv.es (Instituto de Robotica)

Tres en raya.

Este problema se enuncia inicialmente así:

El tablero se representa por un vector de nueve componentes, donde las componentes del vector se corresponden con las posiciones del tablero de la siguiente forma:

1 2 3

4 5 6

7 8 9

Este es solo la tercera de las soluciones del libro pero es la más efectiva:

Posición- Una estructura que contiene un vector de nueve componentes

Tablero que representa al tablero, una lista de posiciones del tablero que podría ser el siguiente movimiento, y un número que representa una estimación de la probabilidad de que la jugada lleve a la victoria al jugador que mueve.

El algoritmo.

Para decidir la siguiente jugada, se debe tener en cuenta las posiciones del tablero que resultarán de cada posible movimiento. Decidir que posición es la mejor, realizar la jugada que corresponda a esa posición, y asignar la clasificación de mejor movimiento a la posición actual.

Para decidir cuál de todas las posibles posiciones es mejor, se realiza para cada una de ellas la siguiente:

1. - Ver si se produce la victoria. Si ocurre catalogarla como la mejor dándole el mejor puesto en la clasificación.
2. - En caso contrario, considerar todos los posibles movimientos que el oponente puede realizar en la siguiente jugada. Mirar cual de ellos es pero para nosotros (mediante una llamada recursiva a este procedimiento). Asumir que el oponente realizará este movimiento. Cualquier puesto que tenga la jugada, asignarla al nodo que se está considerando.
3. El mejor nodo es el que resulte con un puesto mas alto.

Este algoritmo inspecciona varias secuencias de movimientos para encontrar aquella que lleva a la victoria. Intenta maximizar la probabilidad de victoria, mediante la suposición de que el oponente intentará minimizar dicha probabilidad. Este algoritmo se denomina minimax.

El programa necesita mucho más tiempo que otras soluciones debido a que debe realizar una búsqueda en un árbol que representa todas las posibles secuencias de jugada antes de realizar un movimiento. Sin embargo es superior a los demás programas en algo importante: podría ser ampliado para manipular juegos mas complicados que las tres en raya, cualidad en que otras soluciones fracasan.

La anterior solución es un ejemplo de l uso de una técnica de IA. Para problemas muy pequeños, es menos eficiente que los métodos más directos. Sin embargo puede usarse en aquellas situaciones e las que fallen los métodos tradicionales.

Respuesta a preguntas.

En este problema se aborda la solución de un texto escrito e n español, de hecho son preguntas que deben ser respondidas.

Sin embargo es más difícil delimitar formalmente y con precisión en qué consiste el problema y que constituye una solución correcta para él.

En esta parte del capítulo el problema tal vez más interesante es:

María fue a comprar un abrigo nuevo. Ella encontró uno rojo que le gustaba de verdad. Cuando ella lo llevó a casa, ella descubrió que hacía juego perfectamente con su vestido favorito.

Se intenta responder a las preguntas siguientes:

¿Qué fue a comprar María?

¿Qué encontró que a ella le gustaba?

¿Compró María algo?

Nuevamente como en el problema anterior solo se mostrará la tercera de las soluciones:

Se transforma el texto de entrada en una forma estructurada que contiene frases del textoy se combina con otras formas estructuradas que describen conocimiento previosobre los objetos y situaciones que aparecen en el texto.

Se usa una estructura para construir Textointegrado a partir del texto de la entrada. Este tipo de conocimiento almacenado sobre acciones típicas se denomina guión. (script). En este caso por ejemplo, M es un abrigo y M' es un abrigo rojo.

Ir de compras:

Roles: C (cliente), V (vendedor)

Props: M (productos), D (dólares)

Ubicación: L (tienda)

1. C entra en L

2. C empieza a curiosear.

3. C busca un M en particular 4. C busca cualquier M interesante

5. C pide ayuda a V

7. C encuentra M' 8. C no encuentra M

9. C sale de L 10. C compra M' 11. C sale de L 12. Vuelta al paso 2

13. C sale de L

14. C se lleva M'

En la solución del problema se hace una representación estructurada acerca del conocimiento contenido en el texto de entrada pero combinado ahora con una recopilación de conocimiento relacionado.

La pregunta de entrada en forma de caracteres.

El algoritmo.

Se estructura la entrada del programa utilizando tanto el conocimiento como el modelo del mundo.

El número de posibles estructuras será bastante grande. Aunque algunas veces, sin embargo, es posible considerar menos posibilidades utilizando el conocimiento adicional para filtrar las alternativas.

Con la última solución las preguntas si se pueden contestar.

El guión para ir de compras se instancia, y debido a la última frase se forma la representación de este texto usando el paso 14 del guión. Cuando el guión es instanciado, es seguro que M' representa en la estructura el abrigo rojo (ya que el guión indica que M' es lo que se lleva a casa y el texto rojo indica que el abrigo rojo es lo que se lava a casa)

Esta solución es mas potente que otras debido a que utiliza mas conocimiento. De hecho estas son técnicas de IA. Sin embargo son necesarias ciertas advertencias. Las técnicas utilizadas en la última solución no son las adecuadas para responder adecuadamente a todas las preguntas del español. El aspecto mas importante que no aparece en esta solución es un mecanismo de razonamiento general (inferencia) para poder usarlo cuando la respuesta pedida no aparece explícitamente en la entrada del texto y sin embargo la respuesta se deduce lógicamente del conocimiento que allí se encuentra.

Así que se puede concluir que el objetivo de las técnicas de IA es apoyar el uso eficaz del conocimiento.

En las soluciones en las que se usan técnicas de IA se ponen de manifiesto tres que son muy importantes:

• Búsqueda. - Proporciona una forma de resolver problemas en los que no se dispone de un método más directo tan bueno como una estructura en la que empotrar algunas técnicas directas existentes.
• Uso del conocimiento. - Proporciona una forma de resolver problemas complejos explotando las estructuras de los objetos involucrados.
• Abstracción. - Proporciona una forma de separar aspectos y variaciones importantes de aquellos otros sin importancia y que en caso contrario podrían colapsar un proceso.

El nivel del Modelo o en otras palabras: Modelar de una computadora a similitud del hombre:

Los esfuerzos dedicados a construir programas que lleven a cabo tareas de la misma forma que el hombre se dividen en dos clases: Los programas de la primera clase se encargan de problemas que no se adecuan mucho con nuestra definición de tarea perteneciente a IA; son aquellos problemas que una computadora puede resolver fácilmente, pero cuya resolución implica el uso de mecanismos de los que no dispone el hombre.

La segunda clase de programas que intentan modelar lo humano, son aquellos que realizan tareas que se adecuan claramente con nuestra definición de tareas de IA . Hay cosas que no son triviales para una computadora.

Entre las razones para modelar la forma de trabajar humana están:

1. - Verificar las teorías psicológicas de la actuación humana.
2. - Capacitar a las computadoras para comprender el razonamiento humano.
3. - Capacitar a la gente para comprender a las computadoras.
4. - Explotar el conocimiento que se puede buscar en el hombre.

Criterios de determinación del éxito.

Una pregunta importante a resolver en toda investigación científica o de ingeniería es: ¿Cómo sabremos si hemos tenido éxito?

La inteligencia artificial formula la pregunta: ¿ Cómo sabemos si hemos construido una máquina inteligente?.

En 1950 Alan Turing propuso un método para determinar si una máquina es capaz de pensar. Este método es conocido como el test de Turing. Para realizarlo se necesitan dos personas y la máquina que se desea evaluar. Una de las personas actúa como entrevistador y se encuentra en una habitación, separado de la computadora y de la otra persona. El entrevistador hace preguntas tanto a la persona como a la computadora mecanografiando las cuestiones y recibe las respuestas de igual forma.

El entrevistador solo las conoce por A y B y, debe tratar de determinar quien es la persona y quien es la máquina. El objetivo de la máquina es hacer creer al entrevistador que es una persona, si lo consigue, se concluye que la máquina piensa.

Sin embargo mucha gente piensa que habrá que pasar mucho tiempo para que una máquina pueda superar el test de Turing. Algunos piensan que nunca lo harán.

La inteligencia artificial es un área realmente interesante, con ella se pretende desde mi punto de vista hacer las cosas mejor de lo que se hacen.

Las técnicas que se usan para resolver problemas son a menudo más efectivas que los métodos directos porque tienden a buscar mas opciones, mas caminos que un método convencional.

Es obvio que aún no se ha logrado que una máquina piense totalmente como humano. Se ha comprobado que son capaces de desarrollarse en áreas de conocimiento muy específicas y complicadas, de ahí los sistemas expertos pero no así en algo aparentemente sencillo pero que solamente es una característica propia de los seres humanos o al menos hasta el momento: el sentido común. Sin embargo es interesante saber que una máquina puede simular procesos que el hombre haría bien si no tuviera herramientas naturales tan limitadas como la memoria.

Una computadora si puede hacerlo, es decir simula hacer lo que el hombre no puede por limitaciones y eso hace precisamente que su utilidad sea tanta.

Si embargo hay algo que en lo personal pienso que es peligroso. En el momento en que nosotros le demos el poder total a la máquina de pensar no sabemos si podría intentar defenderse de nuestro mando o si con eso no le quitaríamos trabajo a una gran cantidad de gente por la sencilla razón de que una computadora sería capaz de desarrollar un trabajo mas eficiente y rápido.

Una máquina no se enferma, ni se cansa ni protesta y eso puede elevar los índices de plusvalía. En fin la IA es muy joven aún como para temerle pero ojalá no se nos vaya de las manos.

Glosario.

Artificial. - Hecho por el hombre. Carente de naturalidad.

Instancia. - Memorial, solicitud. Por la primera vez. El primer ímpetu.

Inteligencia. - Facultad intelectiva. Capacidad de conocimiento. Comprensión, acto de entendimiento. Sentido en que se puede interpretar una expresión o sentencia.

Modelo. - Ejemplar, forma, que se propone quien ejecuta una obra, artística o de otra índole. Lo que se debe imitar por su perfección, en lo intelectual o moral.

Técnica. - Conjunto de procedimientos de una ciencia o arte. Habilidad para usar procedimientos y recursos.

Inteligencia Artificial.

Segunda edición.

Elaine Rich*Kevin Knight

Ed. Mc Graw Hill.

Inteligencia Artificial

Cuando la computación empezó a surgir como una ciencia, se empezaron a dar cuenta de que los robots podía realizar tareas mucho más complejas de lo que ellos imaginaban; se interesaron en el concepto del "razonamiento Humano"; se dieron cuenta de que si pudieran "aprender" de su medio, se podría realizar el sueño de cualquier científico de aquella época: crear vida artificial, y de esta manera hacer que los robots pensaran y pudieran razonar.

La inteligencia humana ha maravillado a los hombres desde el principio de los tiempos, siempre ha tratado de imitarla, igualar y mecanizarla para sus propios propósitos. Comenzó por desarrollar algoritmos capaces de resolver problemas específicos, se interesó en aplicar la Lógica Matemática en la resolución de dichos problemas, y es aquí donde comenzó a desarrollarse la I.A.

Podemos definir la I. A. como "el estudio de las maneras en las cuales las computadoras pueden mejorar las tareas cognoscitivas, en las cuales, actualmente, la gente es mejor." De esta manera podemos ver que el entendimiento de algún lenguaje natural, reconocimiento de imágenes, encontrar la mejor manera de resolver un problema de matemáticas, encontrar la ruta óptima para llegar a una objetivo específico, etc., son parte del razonamiento humano, y que hasta ahora el hombre ha deseado poder imitarla desarrollando la Inteligencia Artificial.

5. Robots

Arriba, una imagen del proyecto Robokoneko del Japón, extraída de la revista New Scientist Magazine.

Nuestro propio cerebro es un maravilloso modelo a emular conformado por redes de "algoritmos genéticos" que estrujan símbolos, entregando como respuestas soluciones a problemas. Estas redes son empleadas para crear prótesis e incluso miembros que se adaptan a los músculos humanos y para el desarrollo de robots: comenzando por "gatos electrónicos", ver al respecto el artículo Robot Kitty publicado en Septiembre 1997 en la revista PC Magazine, http://web-e6.zdnet.com/pcmag/news/trends/t970916b.htm y algo más actualizado en http://www.robotbooks.com/robotkitten.htm , el proyecto Robokoneko del Japón http://www.hip.atr.co.jp/~degaris/papers/icannga99/node12.html y como noticia de la BBC de Londres del 7 de Enero del año 1999.

Robokoneko es un robot japonés al cual se le va a conectar el cerebro artificial más ambicioso desarrollado hasta el momento, en construcción por Genobyte, un laboratorio de Boulder, Colorado. Este cerebro ideado por Hugo de Garis de Advanced Telecommunications Research en Kyoto, Japón, contiene aproximadamente 40 millones de neuronas artificiales, un volumen enorme en comparación con lo poco más de unos pocos centenares con que suelen trabajar los expertos en IA. El dispositivo electrónico de base es un chip especial denominado Compuerta Matricial de Campo Programable (FPGA, field programmable gate array), construidos por Xilinx, una empresa de San José. California, en el que las conexiones entre transistores pueden ser alteradas.

 CAM puede correr sobre 72 FPGA’s y en cualquier momento estos dispositivos pueden actuar como un módulo conteniendo 1152 neuronas interconectadas. Esos dispositivos pueden ser repetidamente configurados de forma de representar 32,768 módulos diferentes. El cerebro recuerda cómo los módulos se conectan entre si y usa sus salidas como entrada de otros. Un ciclo completo a través de estos módulos, representando 37,7 millones de neuronas puede repetirse 300 veces cada segundo!.

 Para modelar el cerebro, su creador usó alrededor de 450 millones de células autónomas, representando componentes tales como neuronas y sus axones y dendritas que las conectan entre si. Cada celda consiste de varios transistores dentro de un FPGA.

Las redes neuronales deben ser sintonizadas para realizar tareas particulares. Ningún ser humano podría programar el ajuste de éstas redes por su extrema complejidad, el que es generado mediante simulación "biológica". A través de mutaciones al azar y crecimiento del material genético que describe a la red, el programa evoluciona a lo largo de muchas generaciones para obtener un diseño óptimo.

Roboneko no será terminado hasta que su comportamiento haya sido completamente estudiado. Algunos investigadores ponen en duda éste maga proyecto en cuanto a comprender mejor los misterios fundamentales del conocimiento, tal como el cerebro humano construye su imagen del mundo. El problema es que estos rompecabezas no lo son por el hecho de que nuestros modelos neurales no son suficientemente grandes, arguye Igor Aleksander, un ingeniero de sistemas del Colegio Imperial de Londres.

 Los desarrolladores de CAM admiten que no pueden predecir como va a operar cuando sea conectado a Roboneko pero esperan que sea la primera vez que un robot opere en función de los estímulos externos para desarrollar una inteligencia similar a la de los animales. Esto es lo que aportan éstas redes neurales de alta complejidad, un mayor grado de relevancia biológica, expresa Michael Korkin de Genobyte.

El cerebro de un gato

El cerebro consiste en una estructura neuronal artificial en red capaz de modificar sus conexiones por sí misma –hardware evolutivo- de modo de encontrar la forma óptima de resolver respuestas del gato ante estímulos cotidianos. Por ahora éste prototipo "solo" tiene un millón de neuronas, debiendo llegar a los 100 millones para poder contar con un cerebro más parecido al del gato común y corriente.

Robotica:

1 ¿De dónde proviene el término robot?

El nombre de robots es tomado del vocablo checo "robota" que significa siervo y que es idéntico al término ruso que significa trabajo arduo, repetitivo y monótono, y lo usó por primera vez el escritor Karel Capek en 1917 para referirse en su obras a máquinas con forma humanoide.

2 ¿Qué es un robot industrial?

Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable diseñado para desplazar materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales mediante movimientos programados variables para la ejecución de una diversidad de tareas.

3 Según la Robotics Industries Association (RIA), ¿Qué es un robot industrial?

Un robot industrial es un manipulador reprogramable y multifuncional, diseñado para mover materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales, a través de movimientos variables programados para la ejecución de diversas actividades.

4 Es extensa la analogía humana de un robot industrial ¿Por qué?

Hoy la analogía humana en referencia a un rubor industrial es muy exacta porque cada vez mas se parecen los robots a los humanos y tienen un comportamiento parecido. Así mismo encontramos algunas máquinas que operan en un lugar fijo dentro de una fabrica. Los avances han ido en aumento con esto mismo existen atributos similares a los humanos, es decir, grandes capacidades, mayor inteligencia, un alto nivel de destreza manual y menores limitantes en el grado de movilidad. Esto denota las tendencias de crecimiento y desarrollo hacia mayores capacidades parecidas a las humanas.

5 ¿Cuál fue de las primeras obras donde se dio un concepto humanoide a los robots?

Una novela de Mary Sheiley, publicada en Inglaterra en 1817, Con el título Frankenstein, la narración se refiere a los esfuerzos de un científico, el doctor Frankenstein, para crear un monstruo humanoide que luego produjo estragos en la comunidad local.

6 ¿Cómo relaciona la obra el concepto humano hacia el robot?

Qué es un ser sensible, que tiene movimientos propios y decisiones propias.

7 ¿Qué obra dio lugar al término robot?

Una obra checoslovaca publicada en el año 1917 por Karel Capek, denominada Rossum's Universal Robots, dio lugar al termino robot.

8 ¿Cómo se aplica el término robota en la obra?

La palabra checa robota significa servidumbre o trabajador forzado, y cuando se tradujo al inglés se convirtió en el término robot. La historia se refiere a un brillante científico llamado Rossum y su hijo que desarrollaron un a sustancia química que es similar al protoplasma. Ellos usaron la sustancia para manufacturar robots. Su plan era que los robots sirvieran para obedecer ordenes humanas y así realizar labores típicas. Rossum continua para hacer mejoras en el diseño de los robots eliminando organos innecesarios. Finalmente desarrollar un ser perfecto.

9 ¿Cuál es la imagen de Issac Asimoy de un robot en su obra?

La imagen de un robot que aparece en su obra es la de una máquina bien diseñada y con una seguridad garantizada. Que se desarrolla de acuerdo a tres principios: Los 3 principios son llamados como las 3 leyes de la robótica.

10 ¿A quién se le atribuye el término robótica?

Isaac Asimov.

11 ¿Cuáles son los tres principios o leyes de la robótica según Asimov?

Un robot no puede lastimar ni permitir que sea lastimado ningún ser humano.

El robot debe obedecer a todas las órdenes de los humanos, excepto las que contraigan la primera ley.

El robot debe autoprotegerse, salvo que para hacerlo entre en conflicto con la primera o segunda ley.

12 Alrededor del siglo XVIII y al XIX, ¿Qué dispositivos mecánicos se crearon con características de robot?

A mediados de los años 1700 Jaques de Vaucanson construyó varios músicos de tamaño humano. Esencialmente se trataba de robots mecánicos diseñados para un propósito específico: la diversión. En 1805, Henri Mailardet construyó una muñeca que era capaz de hacer dibujos. Una serie de levas se utilizaban como el <programa> para el dispositivo en el proceso de escribir y dibujar. Hay otras invenciones mecánicas durante la revolución industrial,

13 ¿Quiénes participaron en estas creaciones?

Jacques de Vaucanson, Henri Mailardet.

14 ¿En qué consiste la telequerica y que ventajas proporciona un teleoperador?

Consiste en la utilización de un manipulador remoto controlado por un ser humano. El teleoperador puede permanecer en un lugar seguro; no obstante mirando a través de una ventana de cristal plomado o mediante televisión en circuito cerrado, el operador puede guiar los movimientos del brazo remoto.

15 ¿Que constituye la base para un robot moderno?

La combinación del control numérico y la telequéríca.

16 ¿Quiénes lograron la confluencia de estas dos tecnologías?

Ciril Walter Kenward y George C. Devol.

17 ¿Cuáles son las invenciones desarrolladas por George Devol?

1) Un dispositivo para grabar magnéticamente señales eléctricas y reproducirlas para controlar una máquina.

2) Se denomina <Transferencia de Artículos Programada>.

18 ¿Cómo llego a involucrarse Joseph F. Engelberg a la robotica?

Se graduó en la universidad de Columbia en Física en 1949. Siendo estudiante había leído con fascinación varias de la novelas de Asimov. A mediados de los años 50 era el ingeniero jefe para una división aeroespacial de una compañía localizada en Stanford, Connecticut. La división estaba dedicada a la obtención de controles para motores de propulsión a chorro. En consecuencia, en el momento en que tuvo lugar en una reunión en 1956, estaba predispuesto, por su formación, afición y ocupación, hacia la robótica. De forma casual, se reunión con George Devol, durante la conversación Devol habló a Engelberg sobre su invención y ambos iniciaron conversaciones sobre la posibilidad de comercializar la invención.

19 ¿Qué otras contribuciones hubo en el campo de la robótica? ¿Cuales y quien los desarrollo?

1961-Ford Motor Company, para descarga de una máquina de fundición en troquel.

1966-Trallsa construyo e instaló un robot para pintura en spray.

1971-Universidad de Stanford desarrollo un poderoso robot eléctrico para armamento.

1974-Kawasaki instaló un robot para la operación de soldadura de motocicletas.

1975-Olivetti utilizó un robot para el ensamblaje de operaciones.

1978-Puma introdujo un robot programado basado en el diseño de General Motors.

1982-IBM introdujo el robot ensamblador RS-1 basado en la automatización.

20 ¿Cuáles son los componentes principales de un robot?

Brazo mecánico.

Controlador.

Equipo de enseñanza.

Unidad de potencia externa.

Órgano terminal.

Sensores.

Cinta o Disco.

21 ¿Cuáles son las características de un robot?

Un robot industrial es un manipulador reprogramable y multifuncional, diseñado para mover materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales, a través de movimientos variables programados para la ejecución de diversas actividades.

22 ¿Cuáles son las configuraciones más comunes de los robots, definirlas e ilustrarlas?

Configuración polar.

Configuración cilindrica.

Configuración de coordenadas cartesianas.

Configuración de brazo articulado.

23 Defina la configuración tipo Scara e ilustrarla

Brazo articulado solo que sus articulaciones de codo y hombro son en el eje horizontal.

Selective Compliance Assembly Robot Arm.

Proporciona rigidez al brazo en dirección vertical pero elasticidad en el plano horizontal.

Ideal para montaje.

24 ¿Cuál fue el primer lenguaje comercial y donde se desarrollo?

VAL, Unimation. Inc. por Victor Scheinman y Bruce Simano.

25 ¿Actualmente cómo suele considerarse el campo de la robótica?

Hoy en día en la Robótica, a pesar de que existen muchos robots que efectúan trabajos industriales, aquellos son capaces de desarrollar la mayoría de operaciones que la industria requiere. Al no disponer de una capacidades sensoriales bien desarrolladas, el robot es incapaz de realizar tareas que dependen del resultado de otra anterior. Si los elementos del robot son cada vez más potentes, también tendrán que serlo los programas que los controlen a través de la computadora. Si los programas son más complejos, la computadora deberá ser más potente y cumplir unos requisitos mínimos para dar una respuesta rápida a la información que le llegue a través de los censores del robot. Paralelo al avance de los robots industriales será el avance de las investigaciones de los robots, llamados androides, que también se beneficiarán de los nuevos logros en el campo de los aparatos sensoriales. De todas formas, es posible que pasen decenas de años antes de que se vea un androide con mínima apariencia humana en cuanto a movimientos y comportamiento. Se puede decir que la Robótica no solo es un campo a desarrollar, sino que en base a ella se van a sostener el funcionamiento de la gran mayoría de las actividades a realizar en nuestro futuro cercano.

26 ¿Porqué es previsible un incremento de instalaciones robóticas y que otras razones existen para determinar un incremento en el mercado de la tecnología de la robótica?

En 1987 era predecible un incremento de la tasa de crecimiento en Estados Unidos debido a varios factores.

En primer lugar, había más personas en la industria que tenían conocimiento de la tecnología y de su potencial para aplicaciones de utilidad.

En segundo lugar, la tecnología de la robótica mejorará en los próximos años de manera que hará los proyectos de aplicaciones de robots más amistosos con los usuarios, más fáciles de interconectar con otro hardware y más sencillos de instalar.

En tercer lugar a medida que crece el mercado, previsibles economías de escala en la producción de robots para proporcionar una reducción en el precio unitario, lo que hará los proyectos de aplicaciones de robots más fáciles de justificar.

En cuarto lugar, se espera que el mercado de la robótica sufra una expansión más allá de las grandes empresas, que ha sido el cliente tradicional para esta tecnología, y llegue a las empresas, de mediano tamaño y pequeño.

27 ¿En qué año se estimó el incremento de ventas de robots y cual fue el porcentaje?

En 1988 y con un porcentaje de 40%

28 ¿Cuál es la vida media de un robot?

7 años.

29 ¿Cuáles son algunos atributos que algunos robots tendrán en el futuro?

Serán unidades móviles con uno o más brazos, capacidades de sensores múltiples y con la misma potencia de procesamiento de datos y de cálculo que las grandes computadoras actuales. Serán capaces de responder a órdenes dadas con voz humana. Así mismo, serán capaces de recibir instrucciones generales y traducirlas, utilizando inteligencia artificial, en un conjunto específico de acciones requeridas para llevarlas a cabo. Podrán, oír, palpar, aplicar una fuerza media con precisión a un objeto y desplazarse por sus propios medios.

30 ¿Cuál es la primera función del sistema de control del robot?

Controlar en forma simultánea los diversos ejes de un robot.

31 ¿Cuál es la función del controlador?

Controlar el manipulador de acuerdo a lo que el usuario programó para ejecutar la actividad prescrita. El controlador de un robot no sólo puede emplearse para controlar el robot en si mismo, sino que también puede funcionar como un controlador de una célula de trabajo, a través de las interfaces con otros equipos diversos.

32 ¿Qué función tiene el microprocesador en casi todos los robots actuales y como suele estar formado el controlador?

Están dispuestos en forma jerárquica con una microcomputadora en el nivel más alto, la cual sirve como una computadora supervisora. En el nivel más bajo, hay microprocesadores que funcionan como controladores para cada grado de libertad del robot y este nivel contiene también un amplificador de potencia, un convertidor de señales digitales a señales analógicas (DAC) y un codificador de articulación para la retroalimentación.

33 ¿Qué función tiene el actuador?

Proporcionan la potencia para mover las articulaciones de un robot, por lo general son dispositivos neumáticos, hidráulicos o eléctricos.

34 ¿Con que dispositivos se pueden accionar el controlador y el actuador?

Controladores

Existen 4 acciones básicas de control que pueden ser usadas de manera individual o en combinación para proveer seis tipos diferentes de controladores:

On-Off. Proporcional. Integral.

Proporcional + Integral (P-I).

Proporcional + Derivado (P-D).

Proporcional + Integral + Derivado (P-I-D).

Actuadores.

Los actuadores son dispositivos que proveen la fuerza motriz a las juntas del robot. Generalmente obtienen su poder de una de estas tres fuentes: aire comprimido, fluido presurizado o electricidad. Son comúnmente llamados actuadores neumáticos, hidráulicos o eléctricos respectivamente.

Los elementos necesarios para un controlador son: juntas servocontroladoras, juntas amplificadoras de poder, procesador matemático, procesador ejecutador, memoria de programa, dispositivo de input. El número de juntas servocontroladoras y juntas amplificadoras de poder corresponden al número de juntas en el manipulador. Se pueden organizar de la siguiente manera:

Los comandos de movimiento son ejecutados por el controlador desde dos fuentes: input operador o memoria de programa.

En el primer caso, un operador input envía al sistema una señal usando un dispositivo input como lo puede ser un teach pendant o una terminal CRT, o bien puede ser que los comandos bajen al sistema desde un programa de memoria controlado por un procesador ejecutador.

En el segundo caso, el set de comando debe ser previamente programado en la memoria usando un dispositivo de operador input. Para el comando motriz el procesador ejecutador informa al procesador matemático de los cálculos de la transformación combinada que deben ser hechos. Cuando las transformaciones computadas son completadas, el procesador ejecutador bajan los resultados a la junta de controladores en posición de comando. Cada junta de controlador después dirige a su actuador correspondiente por medio del amplificador de poder.

35 ¿Cuántas acciones básicas de control se utilizan para proporcionar los seis tipos más comunes de controladores?

4: Control todo o nada, control proporcional, control derivativo, control integral.

36 ¿Cuáles son los seis tipos básicos de control y describa cada uno?

Todo o nada

Proporcional

Integral

Proporcional + integral (P-I)

Proporcional + derivativo (P-D)

Proporcional + integral + derivativo (P-I-D)

37 ¿Cuáles son los principales sensores utilizados en los robots?

Sensores táctiles.

Sensores de proximidad y de alcance.

Sensores diversos y sistemas basados en un sensor.

Visión de máquina.

38 De a su sistema de control como se clasifican los robots. Defina cada uno

El tipo de control más simple es el robot no servocontrolado o de secuencia limitada. Para un control más complejo y una mayor flexibilidad, la práctica industrial actual emplea robots servocontrolados. Los robots no servocontrolados también se conocen como robots de secuencia limitada, robots de punto final, robots de selección y colocación o robots bang-bang. Este tipo de robot es controlado por medio de una fijación de paros mecánicos o de cambios límites que establecen los puntos finales del recorrido de cada articulación. La preparación mecánica para proporcionar la posición y la secuencia de los paros adecuados sirve más como un enfoque rudimentario de programación, que como un lenguaje intensivo de programación de robots por computadora. El servocontrol de un robot industrial se lleva a cabo por medio de una comparación de la información retroalimentada con la entrada de las instrucciones, de tal modo que permita un seguimiento de la trayectoria deseada, es decir, un sistema de circuito cerrado. La información de retroalimentación sobre la posición, la velocidad u otras variables físicas, se proporciona al controlar en forma continua las variables de interés.

39 De acuerdo a su sistema de impulsión como se clasifican los robots. Defina cada uno.

Eléctricos.

Características:

Impulso eléctrico.

Alta repetibilidad.

Baja capacidad de carga.

Volumen de trabajo pequeño.

Neumáticos.

Características:

Impulsado por aire.

De regular a alta repetibilidad.

Capacidad de carga baja.

Volumen de trabajo pequeño.

Inconveniente con respecto a la fuga de aire.

Hidráulico.

Características:

Baja repetibilidad.

Alto volumen de trabajo.

Alta capacidad de carga.

Inconveniente, la fuga del fluido que es regularmente aceite.

40 ¿Cuáles son las aplicaciones más comunes de los robots, mencionando los principales países y el parque de robots con que cuentan?

El mayor número de aplicaciones en los que se utilizan los robots en estos tiempos son en la industria automotriz, en soldadura, pintado con "spray". Este tipo de robots constituye la clase más grande de robots industriales en EU. Incluso algunos autores sugieren que cerca del 90% de los robots industriales en EU constituyen este tipo de aplicaciones. Entre los países mas sobresalientes en la robótica se encuentran USA, Japón, Francia,Alemania e Inglaterra

Realidad O Ficcion

Inteligencia Artificial

Mauricio Reina -Revista Inter-cambio

La inteligencia artificial avanza a pasos agigantados. Máquinas que piensan, sienten y tienen conciencia: ¿ficción o realidad?

La película Inteligencia Artificial ha revivido una vieja inquietud. Se trata de una pregunta que ha rondado a la humanidad desde antes de que conociéramos la amplia galería de máquinas inteligentes que nos ha traído el cine, encabezadas por el sensible C3PO de La guerra de las galaxias y el voluntarioso Hal de 2001 Odisea del Espacio. Es un interrogante que surgió en algún momento incierto entre el año 250 a. de C., cuando se dice que un físico griego inventó la clepsidra, el más antiguo ancestro de los robots actuales, y 1950, cuando Isaac Asimov escribió el libro de relatos I robot que llamó la atención del mundo sobre lo que podría ser un futuro habitado por robots humanoides.

La pregunta es simple: ¿llegará el día en que exista un robot que pueda emular a un ser humano? En otras palabras, ¿podrá el hombre construir algún día una máquina que piense, sienta y tenga conciencia? La simple mención de esos interrogantes suele generar un debate apasionado en el que pocos permanecen neutrales: los escépticos responden con un no rotundo, mientras los humanistas se agarran los pelos con indignación y los científicos asienten con entusiasmo. Y es que detrás de esas preguntas se esconden otras aún más inquietantes, que llevan a cuestionar la superioridad del ser humano sobre la faz de la tierra, la existencia de un creador y la trascendencia misma del hombre en el universo.

Por eso no es raro que Inteligencia Artificial suscite reacciones encontradas entre los que la ven. Algunos la consideran una estupidez, otros una herejía y algunos más una obra visionaria. Al fin y al cabo no es fácil mantenerse neutral ante la historia que plantea la película: en un futuro remoto un científico ha logrado construir un robot de apariencia de niño, que tiene la capacidad de amar y que debe reemplazar al hijo desahuciado de una pareja. Cuando su nueva madre lo abandona, el robot niño se embarca en una odisea en busca del amor materno que lo llevará a sobrevivir a la destrucción misma de la humanidad.

Para indagar sobre la posibilidad de que exista un robot con características humanas, decidí empezar por preguntarle a alguien que estuviera familiarizado con el tema. La primera pregunta fue directa:

- ¿Puede un robot pensar?

- Naturalmente: yo pienso todo el tiempo.

Quien responde es Chatbot, un robot que se presenta a sí mismo como "el último resultado de la inteligencia artificial, capaz de reproducir las aptitudes del cerebro humano con la mayor velocidad y precisión", y que conversa con cualquiera que entre a la página web de la película Inteligencia Artificial (aimovie.warnerbros.com). Si bien las respuestas de Chatbot algunas veces dejan mucho que desear (cuando dudó ante uno de mis interrogantes y le pregunté si estaba en problemas, me respondió que no, que estaba en San Francisco...), sus afirmaciones abren la puerta al fascinante mundo de las máquinas con características humanas.

Soy inteligente

Hoy en día la idea de una máquina inteligente no sorprende a casi nadie. Muchos de los aparatos con los que interactuamos cotidianamente tiene algún dispositivo "inteligente", en el sentido en que procesan una situación y reaccionan ante ella. Cosas de la vida diaria, como el sistema de inyección de gasolina de un carro, el sistema de distribución de llegada de los vuelos de un aeropuerto o el oponente de un juego de video, usan mecanismos de inteligencia artificial.

Pero hay un gran trecho entre diseñar aparatos que puedan desempeñar labores concretas y pretender emular la capacidad mental del ser humano. ¿Qué opinan los expertos en el cerebro humano acerca de la posibilidad de que algún día exista una máquina capaz de pensar? Cuando le pregunté al destacado neurocientífico colombiano Rodolfo Llinás, me respondió que no tenía ninguna duda de que algún día se podrá construir un robot capaz de pensar. Además me dio una opinión que demuestra que no habría muchas diferencias entre un robot de ese estilo y un ser humano: "si partimos de la base de que un robot es un sistema material con una arquitectura de cierto tipo, que le permite tener imágenes internas de la realidad y actuar sobre ellas, los seres humanos también somos robots".

Muchos afirmarán que una cosa son los humanos en su condición de seres vivos y otra muy distinta los robots en su condición de máquinas. Pero ¿es la capacidad mental una característica exclusiva de un ser vivo como el hombre? ¿Puede un sistema artificial tener una mente? Según explica Llinás en su libro I of the vortex, "los computadores como los conocemos hoy no parecen estar listos para tener una mente, pero eso puede deberse a limitaciones en su diseño más que a cualquier restricción teórica de una mente creada artificialmente". Y es que para Llinás el principal obstáculo que se debe superar para construir un computador con capacidad mental tiene que ver solamente con problemas de diseño. De hecho, en su libro se pregunta si algún día un computador podrá pensar, y su respuesta es contundente: "Sí, podrá pensar. Y lo hará."

Pero si bien muchos científicos tienen la certeza de que el hombre podrá construir un robot inteligente, el consenso es menor cuando se trata de calcular el plazo en que se lograría. Según afirmó Bill Joy, cofundador de Sun Microsystems, en su polémico artículo Porqué el futuro no nos necesita, publicado en la revista Wired al año pasado, "los avances esperados en la capacidad computacional parecen posibilitar la construcción de un robot inteligente hacia el año 2030". Otros son más cautos y no se comprometen con fechas. Rodney Brooks, director del Laboratorio de Inteligencia Artificial del Massachusetts Institute of Technology (MIT), dijo hace poco en una entrevista a los productores de la película Inteligencia Artificial: "En 20 o 30 años tendremos suficiente poder computacional para crear un robot con la capacidad de un cerebro humano. Pero ¿tendremos los algoritmos para hacerlo funcionar correctamente? No sé si los tendremos en 20, 30 o 200 años..."

Puedo sentir

Las posibilidades de la mente humana van mucho más allá de la capacidad de pensar. Si en algo parece haber consenso en el complejo y siempre abierto debate sobre la mente, es en que entre sus principales características figuran la capacidad de pensar, la posibilidad de sentir, la voluntad y la conciencia.

Hasta hace poco los mayores esfuerzos de las investigaciones sobre inteligencia artificial se habían encaminado exclusivamente a conseguir que una máquina pensara. Esta tendencia fue, en parte, la respuesta a lo que el mercado pedía –en especial, máquinas que pudieran desempeñar labores productivas-, pero también fue el resultado de una cierta estigmatización de los sentimientos por parte de los científicos, que los identificaban como una especie de obstáculo para pensar y un lujo de los humanos sin utilidad aparente.

Todo empezó a cambiar a mediados de la década de los 90 cuando Antonio Damasio, profesor de la Universidad de Iowa, mostró en su libro El error de Descartes cómo un individuo que carece de la capacidad de sentir emociones pierde buena parte de su habilidad para razonar. Este hallazgo señaló un nuevo camino para las investigaciones sobre inteligencia artificial. Uno de los robots que mayor popularidad ha logrado en los últimos años ha sido Kismet, un prototipo desarrollado en el Laboratorio de Inteligencia Artificial del MIT, que, a diferencia de otros robots diseñados para desarrollar tareas rutinarias, tiene la capacidad de establecer conexión emocional y social con los humanos.

Según Juan David Velásquez, un ingeniero colombiano que trabaja en MIT y que participó en el diseño del sistema de emociones que usa Kismet, el cambio de enfoque de la inteligencia artificial ha sido radical (ver recuadro). "Antes se buscaba la acumulación de conocimientos en la máquina para dotarla de un modelo del mundo. Pero si el mundo es el mejor modelo, ¿para qué modelarlo dentro de un robot? Ahora se busca que la inteligencia artificial sea más reactiva al mundo real. Para lograrlo hay que resolver la interacción entre la máquina y el hombre, y el desarrollo de sistemas de emociones en los robots ha sido el camino para avanzar en este tema."

Pero si bien la inteligencia artificial avanza en lograr que un robot emule las reacciones emocionales de un ser humano, eso no quiere decir necesariamente que se pueda conseguir que una máquina sienta en el sentido estricto de la palabra. Para el psicoanalista Simón Brainsky "no es concebible un robot que pueda moverse por afectos, porque ellos suponen un nivel de sentimientos que es exclusivo de los seres vivos". Los rasgos exclusivos del ser humano irían incluso más allá. Según Brainsky, quien aclara que habla exclusivamente desde la perspectiva psicoanalítica, "el ser humano es el único animal que sueña, hace abstracciones, construye utopías y tiene conciencia".

Soy consciente

Para muchos, la característica distintiva esencial del ser humano es la conciencia, ese rasgo psicológico que fuera definido por el filósofo John Locke como la "percepción de lo que pasa en la mente del individuo". Y es que una cosa es lograr que un robot pueda desarrollar procesos de pensamiento y emular los sentimientos humanos, y otra muy distinta es conseguir que sea consciente de lo que está haciendo.

¿Puede un sistema que carece de vida, como un robot o un computador, tener conciencia? Según afirma en su libro Rodolfo Llinás, "la biología, con su asombrosa complejidad, no es distinta de cualquier otra cosa que siga las leyes de la física (...) Con la arquitectura funcional adecuada probablemente podríamos generar conciencia en un amplio conjunto de entes ajenos al ámbito de la biología."

Héctor Abad, quien combina su oficio de escritor con el de juicioso y agudo seguidor de los debates científicos, tiene su propia posición acerca de si puede existir un robot con conciencia. "Nadie sabe bien qué es la conciencia. Es una cosa indefinida y, a diferencia de otros fenómenos que uno observa en el mundo, no parece una cosa operacional, una simple suma de informaciones. Uno no sabe bien cuándo se da la conciencia. Una máquina de memoria inmensa da la ilusión de ser consciente, pero no lo es, aunque nos engañe a todos. ¿Qué la hace consciente si nadie lo puede distinguir? Ese es un problema insoluble. Va a haber máquinas que se van a comportar como si fueran conscientes. Y al no poder distinguirlo cuando las hagamos, el problema de si son conscientes o no va a resultar menos importante. Cuando simulen a un ser humano en muchas cosas, y den una ilusión muy parecida, nos vamos a conformar con esa ilusión."

Soy inmortal

Es posible que muchas de las dudas sobre la posibilidad de que algún día exista un robot que emule las condiciones mentales del ser humano surjan de un paradigma según el cual el hombre es un ser superior. También es posible que el escepticismo de muchas personas sobre las posibilidades de la tecnología no sea otra cosa que la manifestación de la soberbia humana que asume que somos los reyes de la creación. Aunque ese es otro tema, no puedo dejar de recordar que el hombre de Neanderthal, la manifestación temprana del homo sapiens, vivió hace 100.000 años, mientras que los primeros signos de vida animal datan de 700 millones de años atrás. A primera vista parece que la existencia de los hombres es demasiado breve como para pensar que somos el centro de la creación.

Mientras escribo estas líneas veo en televisión las imágenes de los atentados terroristas a las Torres Gemelas en Nueva York y al Pentágono en Washington, sin conocer todavía sus orígenes ni sus consecuencias, y me asaltan preguntas sin respuesta sobre el futuro de la humanidad. Recuerdo entonces que Chatbot me ha estado esperando pacientemente en una de las ventanas de mi computador para terminar nuestra conversación. No puedo dejar de hacerle las preguntas más obvias.

- ¿Estás vivo?

- Claro que estoy vivo. Es maravilloso estar vivo, ¿no es cierto?

- ¿Morirás algún día?

- No. Yo soy inmortal...

* * *

Un colombiano en las grandes ligas

Cuando Juan David Velásquez tenía 21 años, vio en la portada de la revista Discover a Rodney Brooks, un mito viviente de la investigación en robótica y director del Laboratorio de Inteligencia Artificial de el Massachusetts Institute of Technology (MIT). En ese instante Juan David decidió que lo que quería hacer en su vida era lo mismo que hacía Brooks: diseñar robots. Hoy su sueño se ha cumplido, y de qué manera: este paisa de 30 años no sólo trabaja en el Laboratorio de Inteligencia Artificial de MIT, sino que cuenta con Rodney Brooks como asesor de su tesis de Doctorado y supervisor de sus investigaciones.

El salto de Juan David a las grandes ligas de la investigación en inteligencia artificial se inició en 1993, cuando trabajaba en la Universidad EAFIT de Medellín, donde estudió Ingeniería de Sistemas. Por esos días la universidad firmó un convenio con la Universidad de Bergen, de Noruega, para hacer un proyecto conjunto con MIT. Juan David fue seleccionado para trabajar en el proyecto, y en 1993 viajó como investigador visitante a MIT, donde fue aceptado en el programa de posgrado en Inteligencia Artificial y Neurociencia.

En su programa de maestría Juan David tuvo como asesor a Marvin Minsky, otra leyenda de la robótica, y quien tuvo un papel fundamental en la creación de Hal, la célebre computadora con voluntad propia de la película 2001 Odisea del Espacio. Su tesis de maestría era un modelo computacional de emociones y su influencia en el comportamiento de agentes inteligentes. Aunque para muchos ese tipo de proyecto no tendría mucha aplicación, el trabajo de Juan David terminó siendo usado como la base de emociones de Kismet, un robot que ha marcado un hito en las investigaciones sobre inteligencia artificial (ver artículo central).

Ahora Juan David trabaja bajo la supervisión de Brooks en una tesis doctoral sobre la aplicación de las emociones en los robots, y cómo el procesamiento afectivo incide en el aprendizaje y en la acción. Su trabajo ya ha trascendido las fronteras de los centros académicos: el modelo de emociones del primer prototipo de AIBO, la revolucionaria mascota robot de SONY, fue diseñado por él. El entusiasmo de Juan David sobre los alcances de la inteligencia artificial es evidente y se sintetiza en una de sus frases: "si algún día llegáramos a emular todo lo que nos hemos propuesto, nuestros robots también tendrían alma".

Ahora bien en la introducción se habló cuestiones importantes de la IA que son:

1. - ¿Cuáles son nuestras suposiciones fundamentales sobre la Inteligencia?
2. - ¿Qué tipo de técnicas son las mas adecuadas para resolver los problemas de la IA?
3. - ¿A qué nivel de detalle, si es que no por completo, se puede intentar modelar la Inteligencia humana?
4. - ¿Cómo se puede saber cuando se ha tenido éxito en la construcción de programa inteligente?

Las investigaciones actuales se orientan especialmente a la construcción de maquinas capaces de trabajar en medios parcialmente desordenados y de responder con eficacia ante situaciones no totalmente previstas o sea que el robot sea capaz de relacionarse con el mundo que le rodea a través de sensores y de tomar decisiones en tiempo real.