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Inteligencia
artificial.
Conceptos básicos
Luis Carlos Torres Soler
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería
Departamento de Sistemas e Industrial
2007
ISBN 958-33-7213-7
Inteligencia
artificial.
Conceptos básicos
Luis Carlos Torres Soler
Matemático
Maestría en Ingeniería de Sistemas
Maestría en Ciencias de la Educación
2007
Inteligencia artificial. Conceptos básicos
ISBN 958-33-7213-7
 Luis Carlos Torres Soler
 TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS
{PRIVADO }Este libro o cualquiera de sus partes no puede
ser reproducido sin permiso previo del autor. Es un texto
producto del trabajo académico en la Universidad Nacional
de Colombia.
Bogotá, D.C., Colombia
Presentación
La Inteligencia artificial toma el nombre a partir del interés por construir mecanismos
que permitan que las máquinas piensen, razonen, aprendan como lo hacen los seres
humanos (y algunos animales tal vez). Ello requiere la estructuración y representación
del conocimiento para cada uno de los procesos a involucrar en sistemas inteligentes.
La inteligencia artificial se alimenta de varias ramas que son soporte para cumplir con
los objetivos trazados; posee también el desarrollo de paradigmas que precisamente
han surgido a la luz de investigaciones: computación evolutiva, vida artificial, redes
neuronales artificiales, razonamiento aproximado.
El presente texto denominado “Inteligencia artificial. Conceptos básicos” tiene como
finalidad plasmar el estudio realizado por cerca de ocho años en cátedras en la
Universidad Nacional de Colombia. Estudio que se ha basado en revisar amplia y
novedosa bibliografía, sin descartar documentos que aunque serían muy viejos poseen
conceptos vigentes en el desarrollo de la inteligencia artificial; sintetizar información
relevante y prospectiva, como estructurar un texto base para los cursos de inteligencia
artificial. Algunos términos han quedado solitariamente expresados, dado que no se
presentan otros capítulos: algoritmos genéticos, redes neuronales, lógica difusa.
Además, creo que tengo el deber moral con la Universidad Nacional de Colombia y
con la sociedad de retribuir en algo los aportes cualificativos del personal docente. Este
trabajo se presenta como uno de los requisitos para la promoción a Profesor Titular.
Quiero agradecer con mucho corazón a la Universidad Nacional de Colombia y en
especial a los estudiantes y profesores que han colaborado en la corrección de las notas
originales.
Actualmente es común construir sobre teorías ya existentes: analizarlas, ampliarlas y
diseñar a partir del conocimiento que proveen; tomando como base las sólidas
evidencias experimentales y, sobretodo, mostrar la utilidad de las aplicaciones en el
mundo real. En los países desarrollados por su economía, su tecnología y su
educación, además del apoyo existente para plantear y desarrollar nuevos componentes
tecnológicos permite que cualquier persona presente ideas creativas, Igualmente se
cuenta con soporte para plantear desafíos tanto teóricos como tecnológicos lo que lleva
a crear mecanismos que en algún momento nos podrían superar.
Existen muchos libros de inteligencia artificial, algunos de ellos proveen ejemplos no
acordes a nuestra sociedad, otros poseen teoría no amplia, otros sólo invitan a la
investigación (complementación, análisis y refutación), pero no necesariamente se
hallan medios para lograrla. Este texto intenta suplir un poco estas deficiencias
presentando ejemplos propios, ampliando la teoría y proyectando desarrollos.
Al dictar diferentes cátedras, por cerca de ocho años, relacionadas con la Ingeniería de
conocimiento: Inteligencia artificial, Sistemas expertos, Redes neuronales, Algoritmos
genéticos, Lógica difusa, entre otras, me he obligado a detallar en muchos apartes de la
misma.
Si bien, tiene algunos o muchos aportes de documentos: textos, conferencias, Internet;
en general, definiciones, desde luego existe gran aporte investigativo al ampliar la
temática y proveer modificación de ejemplos, algoritmos y explicaciones adaptadas a
nuestro entorno, el cual se ha ido incrementando con las investigaciones en el grupo
COMPLEXUS en las ciencias de la complejidad.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a profesores compañeros que han dedicado un poco de
tiempo a la lectura de las notas; que han sugerido correcciones y
ampliaciones al texto, basados en su experiencia, interés y
conocimiento del tema, o por apoyarme a que escribiera.
Agradezco a todos los alumnos, quienes con el fin de ampliar el
conocimiento, cuestionan cada concepto o paradigma planteado; que
han realizado correcciones a procesos y han desarrollado tareas que
son soporte para ampliar temas, y particularmente, realizan preguntas
con inteligencia.
Agradezco a todos los profesores del Departamento de Ingeniería de
Sistemas e Industrial (Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional
de Colombia), especialmente a Jaime Malpica Angarita, Ismael Peña
Reyes, Horacio Castellanos, Hugo Herrera Fonseca por permitirme
dictar la cátedra de Inteligencia artificial tanto en el Magister de
Ingeniería de Sistemas como en el pregrado, con lo cual me obligué a
profundizar en el tema, para ahora dictarla en el pregrado.
Agradezco a los profesores Ingenieros MSc. Luis Roberto Ojeda
Chaparro, MSc Jorge Ortíz Triviño y PhD. Nelson Becerra Correa por
la revisión y corrección a los borradores.
A mis hijos Luis Carlos y Felipe Alejandro,
A mi Señora Claudia Patricia.
Lucas
INTRODUCCIÓN
El conocimiento es dinámico, posee incertidumbre, es incompleto, evoluciona, lo que
obliga que cada momento debe buscarse la verdad. Con los días se conoce más, se
tienen mejores herramientas didácticas y tecnológicas para generar y validar
conocimiento, para aplicarlo, y sobre todo para realizar lo que otros han imaginado.
Todo es un eterno aprendizaje, la vida evoluciona. El aprender es un proceso constante
que depende, particularmente, de cómo se utiliza, se estructura y se genera
conocimiento.
La tecnología hoy día nos facilita herramientas para el aprendizaje, o por lo menos,
adquirir información desde diversos puntos del planeta. Pero, una pregunta sería
¿sabemos emplear bien esa información? Con toda seguridad no, porque para la
solución de un problema se posee poco conocimiento, y el cerebro debe gastar buena
cantidad de energía, sería conveniente aprender a administrarla con el fín de hallar
respuestas a muchos interrogantes que emergen.
En los últimos años se ha mostrado que computadores basados en interacciones a nivel
molecular (Computadores con ADN o computadores cuánticos) pueden ser una
alternativa viable a los procesos computacionales actuales. Existen problemas
complejos que requieren una búsqueda intensiva para su resolución y que no han sido
resueltos por los computadores digitales. Los computadores moleculares se muestran
más adecuados para resolver eficientemente dichos problemas debido a su capacidad
de paralelismo. En particular, en la computación con ADN el paralelismo reside en el
hecho de que un tubo de ensayo puede contener 1018 moléculas de ADN, es decir, es
posible realizar 1018 operaciones simultáneas.
La inteligencia artificial es una disciplina que tiene como objetivo el diseño y
construcción de máquinas inteligentes para manipular conocimiento, generar
conclusiones, explicar el razonamiento y la conducta empleada como si fueran
humanos. Los avances logrados en el campo de la inteligencia artificial: representación
de conocimiento, simulación de procesos mentales, redes neuronales artificiales,
programación evolutiva y otras, ha permitido el desarrollo de sistemas de alta
complejidad que asistan permanentemente en la operación y control de procesos de
todo tipo al ser humano.
El mundo: el trabajo, la vida social, la información, la tecnología han facilitado
construir máquinas que realicen labores complejas tanto mentales, como físicas,
empleando principios plasmados desde épocas de varias décadas. Las actividades
mentales, cálculos aritméticos, solución de problemas, juegos de razonamiento como
ajedrez, damas o bridge, entender un lenguaje, y a menudo tomar decisiones,
demandan "inteligencia".
Pero eso no es todo. ¿Qué es inteligencia artificial? La inteligencia artificial se
considera una rama de la computación que construye mecanismos y programas de
computador que simulen los procesos y actividades que realiza el cerebro humano al
aprender, conocer, asociar, ... La inteligencia artificial es una disciplina que ha
ayudado a tener un mayor entendimiento del conocimiento humano: como interactuan
las neuronas, como se guarda mejor la información, como interactuar el lado derecho e
izquierdo del cerebro en la búsqueda de soluciones de mayores resultados de diferentes
tipos de problemas. Por otro lado, se basa en una relación deseable de entrada-salida
para sintetizar un programa de computador. Se desarrollan sistemas basados en
conocimiento que pueden imitar la capacidad mental del hombre y relacionan reglas de
sintaxis del lenguaje hablado y escrito sobre la base de la experiencia, para luego hacer
juicios acerca de hechos tomados en el proceso de resolución de problemas.
El trabajo tiene el interés de plasmar aspectos de la inteligencia artificial teórica. En el
primer capítulo existe una introducción a la inteligencia artificial, el segundo capítulo
presenta las generalidades sobre representación de conocimiento, el tercer capítulo
contempla procesos para solución de problemas, procedimientos de búsqueda,
heurísticas y características de los sistemas.
El cuarto capítulo es una exposición de la representación formal. El quinto capítulo
tiene explicaciones de los pasos a seguir para el desarrollo de sistemas basados en
conocimiento. Un glosario facilita clarificar los conceptos tomados en el desarrollo.
Se agregan apéndices sobre la historia de la inteligencia artificial y la lógica, esto con
el fin de facilitar el desarrollo del texto.
Luis Carlos Torres Soler