Sistemas Basados en Reglas

Sistema de Reglas para identificación de frutas.


Base de hechos:

Reglas:

Encadenamiento hacia adelante:

Encadenamiento hacia atrás:

Determinar el tipo de comida y bebida en una cena con un invitado

Base de hechos:

Reglas:

Encadenamiento hacia atrás:

Determinar si se va a producir una inundación o no y si es o no necesaria la evacuación

Base de hechos:

Reglas:

Encadenamiento hacia atrás:

Heurística sapos y ranas

2. Cree una heurística para el problema de las ranas y sapos.

Heuristicas

Heurística Admisible:

Una heurística h(n) es admisible si para cada nodo n, h(n) <= h*(n), en el cual h*(n) es el costo verdadero para llegar al estado objetivo n. Una heurística admisible nunca sobrestima el costo para llegar al estado objetivo, es optimo. Usar una heurística admisible garantiza que un nodo en el camino optimo no pueda parecer tan malo como para no considerarlo nunca.

Heurística Monótona:

Un heurística h es monótona si para todo par de nodos n y n' se cumple que

donde k(n,n') representa el costo mínimo para ir de n a n', y por lo tanto es infinito si  no hay un camino desde n a n'.

• Esta condición asegura la optimización también cuando se utiliza el algoritmo de baqueada en grafos.
• El nodo n' es sucesor de n.
• h(n) = coste estimado desde n a t.
• h(n) cumple la desigualdad triangular.
• La evaluación heurística del estado meta es 0, h(meta) = 0.

Heurística Consistente:

Una heurística h es consistente si para todo par de nodos n y n' se cumple que 

donde c(n,n') representa el coste de la regla que lleva de n a n', y por tanto es infinito si no existe esta regla.

Si h es consistente, tenemos 

• Se puede demostrar que toda heurística consistente es también admisible.
• La consistencia es una exigencia mas estricta que la admisibilidad.
• Es difícil crear heurísticas que sean admisibles, pero no consistentes.
• Si h(n) es consistente, entonces los valores de f(n), a lo largo de cualquier camino, no disminuyen.

Heurístico mas informado:

Busqueda A*:

• Idea: Evita expandir rutas que ya son costosas.
• Función de evaluación f(n) = g(n) + h(n)

          g(n) = costo hasta ahora para llegar a n.

          h(n) = costo estimado de n al objetivo

          f(n) = costo estimado total de la ruta desde n al objetivo.

Una propiedad que nos permite comparar heurísticas entre si, y permite saber cual de ellos hará que A* necesite explorar mas nodos para encontrar una solución optima.

Se dice que el heurístico h1 es mas informado que el heurístico  h2 si se cumple la propiedad:

Poder verificar esta propiedad implica que las dos heurísticas son admisibles. Si un heurístico es mas informado que otro, al hacer uso de él en el algoritmo A*  se expandieran menos nodos durante la búsqueda, ya que su comportamiento sera mas en profundidad y habrá ciertos nodos que no se exploran.

Bibliografia:

URL: http://www.cs.us.es/~fsancho/?e=62
URL: http://profesores.elo.utfsm.cl/~tarredondo/info/soft-comp/heuristicas.pdf
URL: https://www.infor.uva.es/~arancha/IA/busqueda/busq2.pdf
URL: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/90169/Material_de_Apoyo/Documentos_de_apoyo_unidad_2/BusquedaHeuristica.pdf
URL: http://www.iiia.csic.es/~pedro/busqueda3-A*.pdf

Búsqueda por anchura y profundidad.

Problema de los sapos y ranas.

Búsqueda por anchura:

Búsqueda por profundidad:

Problema de las ranas.

Estado Inicial:

Estado Final

Espacio de estados:

Operadores:

• Colocar S1 al lado derecho.
• Colocar S2 al lado derecho.
• Colocar S3 al lado derecho.
• Colocar R1 al lado izquierdo.
• Colocar R2 al lado izquierdo.
• Colocar R3 al lado izquierdo.
• Saltar un espacio S1 hacia el lado derecho.
• Saltar un espacio S2 hacia el lado derecho.
• Saltar un espacio S3 hacia el lado derecho.
• Saltar un espacio R1 hacia el lado izquierdo.
• Saltar un espacio R2 hacia el lado izquierdo.
• Saltar un espacio R3 hacia el lado izquierdo.

Taller de formalización

1. El problema de las ocho reinas se trata de un acertijo en el que se colocan ocho reinas sin que se almacenen.

Proceso:

Estados. 

                                                                         Inicial                                                                          

Final

Espacio de estados: 8! < 40320

Operadores:

• Poner en el tablero.                
• Verificar ficha 1.
• Verificar ficha 2.
• Verificar ficha 3.
• Verificar ficha 4.
• Verificar ficha 5.
• Verificar ficha 6.
• Verificar ficha 7.
• Verificar ficha 8.
• Mover ficha 1 adelante.
• Mover ficha 1 diagonal.
• Mover ficha 1 atrás.
• 4x8 → 4 estados de movimiento de cada ficha.

2. Como se pueden poner 4 litros de agua en una jarra si solo se dispone de dos jarras de 3 y 5 litros y no se puede utilizar otro recipiente adicional. Como repartir equitativamente 8 litros de agua en dos jarras para que cada jarra contenga 4 litros si solo se dispone de la jarra de 8 litros, una de 3 y otra de 5 litros.

A) Cada columna es una jarra indicada como 5 y 3 los litros. Los litros debajo son los litros de agua que tengo y que voy pasando:

5 - 3 → Jarras

5 - 0 → Estado inicial jarra de 5 litros llena

4 - 1 → Estado final, paso un litro a la jarra de 3 litros quedando así 4 litros en una jarra como el resultado deseado.

Operadores:

• Llenar jarra 1
• Llenar jarra 2
• Trasportar agua
• Vaciar jarra 1
• Vaciar jarra 2

Espacio de Estados: 3

B) Esta es una de las tantas soluciones posibles:

Cada columna es una jarra indicada como 8, 5 y 3, los números debajo son los litros de agua que tengo y que voy pasando:

8 - 5 - 3 → Jarras.

8 - 0 - 0 → Estado inicial, jarra de 8 litros llena.

5 - 0 - 3 → Lleno jarra de 3, me quedan 5 litros en la de 8.

5 - 3 - 0 → Paso los 3 litros a la de 5.

2 - 3 - 3 →  Llena jarra de 3, me quedan 2 en la de 8.

2 - 5 - 1 → Llena jarra de 5 con la de 3, me sobra 1 litro en la de 3.

7 - 0 - 1 → Paso los 5 litros a la de 8.

7 - 1 - 0 → Paso de litro de la jarra de 3 a la de 5.

4 - 1 - 3 → Estado final, lleno la jarra de 3 litros, la de 8 me queda con 4 litros, el resultado esperado.

Operadores:

• Llenar jarra 1.
• Llenar jarra 2. 
• Llenar jarra 3. 
• Transportar agua.
• Vaciar jarra 1.
• Vaciar jarra 2.
• Vaciar jarra 3. 

Espacio de Estados: 9

3. Problema propuesto por Einstein y traducido a varios idiomas conservando su lógica. Einstein aseguraba que el 98% de la población mundial seria incapaz de resolverlo. Yo creo que usted es del 2% restante. Inténtelo y vera como tengo razón.

Condiciones iniciales:

• Tenemos cinco casas, cada una de un color.
• Cada casa tiene un dueño de nacionalidad diferente.
• Los 5 dueños beben una bebida diferente, fuman marca diferente y tienen mascota diferente.
• Ningún dueño tiene la misma mascota, fuma la misma marca o bebe el mismo tipo de bebida que otro.

Datos:

1. El noruego vive en la primera casa, junto a la casa azul.
2. El que vive en la casa del centro toma leche.
3. El ingles vive en la casa roja.
4. La mascota del Sueco es un perro.
5. El Danés bebe té.
6. La casa verde es la inmediata de la izquierda de la casa blanca.
7. El de la casa verde toma café.
8. El que fuma PallMall cría pájaros.
9.  El de la casa amarilla fuma Dunhill.
10. El que fuma Blend vive junto al que tiene gatos.
11. El que tiene caballos vive junto al que fuma Dunhill.
12. El que fuma BlueMaster bebe cerveza.
13. El alemán fuma Prince.
14. El que fuma Blend tiene un vecino que bebe agua.

¿ Quien tiene peces por mascota?

Estado final:

Nacionalidad	Color	Mascota	Cigarrillos	Bebida
Noruego	Amarillo	Gatos	Dunhill	Agua
Danés	Azul	Caballo	Brends	Té
Sueco	Blanco	Perro	BlueMasters	Cerveza
Alemán	Verde	Peces	Prince	Café
Inglés	Roja	Pájaro	PallMan	Leche

Espacio de Estados: 5! x 5

Operadores: 

• Cambiar nacionalidad.
• Cambiar color de casa.
• Cambiar mascota.
• Cambiar cigarrillos.
• Cambiar bebida.

Taller 1 Inteligencia

Ejercicio:

Hay dos habitaciones llenas de basura y una sola aspiradora. El objetivo del programa es limpiar las habitaciones.

Solución:

Programa:

Ejecución:

¿Qué es la inteligencia artificial?

Podemos definir Inteligencia como la capacidad de aprender, entender, razonar y tomar decisiones, esto representa muchas de las virtudes y características que desarrollan los seres vivos con el transcurso de su vida. La inteligencia artificial se puede establecer como el conjunto de atributos que conforman un ser vivo enfocados en el ámbito de las maquinas, es decir un comportamiento inteligente comprendido desde un punto de vista informático o tecnológico.

¿Para qué sirve la inteligencia artificial?

La inteligencia artificial cuenta con muchas áreas de desarrollo en las que se busca solucionar un problema en particular.

Tratamiento de lenguaje natural: Una característica fundamental para que un sistema pueda considerarse inteligente es la destreza a la hora de establecer comunicación, ya sea desde una aplicación con la capacidad de traducir entre idiomas, una maquina capaz de interactuar con una base de datos o un lenguaje que manipule un sistema operativo.

Sistemas expertos: Son programas especializados en una tarea u orden especifica que por medio de sus procesos pueden remplazar las tareas realizadas por los humanos ya que pueden realizar dicha labor de forma eficiente y eficaz.

Robótica: Es tal vez la rama más predominante al momento de describir cómo se comporta la inteligencia artificial, puesto que los robots son las figuras tecnológicas que más se asemejan al comportamiento humano.

Problemas de percepción: La inteligencia artificial también es utilizada con el objetivo de mejorar el entorno de la medicina y las personas discapacitadas pueden contar con tecnologías que buscan hacer más cómoda su manera de vivir.

Aprendizaje: Quizás un desafió importante para la inteligencia artificial que se ha venido trabajando en los últimos años, es que la tecnología aporte al aprendizaje.

¿Para qué nos sirve la inteligencia artificial?

El pilar fundamental de la inteligencia artificial es resolver problemas. Hoy en día la tecnología ha solucionado muchos inconvenientes y ha facilitado la vida de las personas desde cualquiera de los entornos ya sea en el trabajo, en la escuela o en el hogar. Las personas cuentan con asistentes personales como el Amazon Alexa o el Siri.

Por otra parte la comunicación rompe las barreras con el Google Translate. Igualmente se cuenta con la innovación para el transporte por ejemplo, el  sistema Tesla que permite a los autos conducir de forma autónoma. En la medicina se generó un avance imponente debido a maquinas que permiten un rápido diagnóstico de enfermedades y un desarrollo en los medicamentos.

¿Cuál es el futuro de la inteligencia artificial?

Un elemento esencial que se está evidenciando en la actualidad es el incremento del poder computacional, los ordenadores aumentan su capacidad de procesamiento cada día además de entendimiento de datos de forma independiente y autónoma.

Los avances de la robótica sensorial van a permitir la creación de fábricas inteligentes que serán aptas para la toma de decisiones en tiempo real.

La salud seguirá en su curva de crecimiento gracias a la inteligencia artificial, quizás las cirugías complicadas sean realizadas por robots. El sistema que se encarga de atender pacientes será más eficiente y los diagnósticos más precisos.

Los humanos no tendrán que manejar los autos, posiblemente la tecnología logre una autonomía total en los automóviles de hecho es una idea que no esta tan alejada del presente debido a que ya existen autos con esta capacidad.

La inteligencia artificial ayudara a la exploración del universo, seguramente la búsqueda de estrellas y galaxias sea posible en un futuro no tan lejano; además del contacto con vida extraterrestre.

Peligros de la Inteligencia Artificial:

En los países en vías de desarrollo la inteligencia artificial seguramente hará perder más de la mitad de los trabajadores que existen. Los robots no tienen salario, no se cansan y no demandan mejores condiciones laborales.

No sabemos si la inteligencia artificial se pueda mantener de forma controlada; científicos como Stephen Hawking opinaron que la inteligencia artificial pude ser un grave error y entre las principales advertencias se habla de la posibilidad de que las maquinas tomen un comportamiento dañino en contra de los humanos.

La guerra desafortunadamente es una situación recurrente en el mundo y las armas inteligentes pueden causar la extinción de la humanidad. Seguramente las armas seguirán evolucionando y el futuro los robots se utilizaran como soldados.

Un miedo impuesto por la evolución de la inteligencia artificial es que sea capaz de gobernar el mundo, probablemente las maquinas  tomen control sobre el planeta tierra.

¿Qué se debe enseñar en un curso de Inteligencia Artificial?

Debido a que uno de los objetivos primordiales de la inteligencia artificial es la solución de problemas el curso se puede enfocar en primera medida a la representación de los problemas y las estrategias de solución.

La teoría de grafos es fundamental debido a que mediante ellos podemos modelar las redes de computadoras y sobre todo las redes neuronales que son un tema clave en inteligencia artificial. Los algoritmos genéticos y su búsqueda basada en los principios naturales de la evolución tienen un desarrollo amplio en la inteligencia artificial o computación evolutiva.

Bibliografía

[1] Pino Diez, R., Gómez Gómez, A., De abajo Martinez, N. (2001). Introducción a la Ingeniería Artificial: Sistemas Expertos, Redes Neuronales Artificiales y Computación Evolutiva. España. Servicios de Publicaciones Universidad de Oviedo.

 URL: https://books.google.com.co/books/about/Introducci%C3%B3n_a_la_inteligencia_artifici.html?id=RKqLMCw3IUkC&redir_esc=y

[2] Escalona Ruiz, F., Cazorla Quevedo, M., Alfonso Galipoenso, I., Colomina Pardo, P., Lozano Ortega, M. (2003). Inteligencia Artificial: Modelos, Técnicas y Áreas de Aplicación. España. Departamento de Ciencia de la Computación e Inteligencia Artificial Universidad de Alicante.

URL: https://books.google.com.co/books/about/Inteligencia_artificial.html?id=_spC6S7UfZgC&redir_esc=y

[3] Haugeland, J. (1988). La Inteligencia Artificial. Cambridge, Massachusetts.

URL: https://books.google.com.co/books/about/La_inteligencia_artificial.html?id=BcKGEg_HBvYC&redir_esc=y