Estos objetos están relacionados de tal forma que
un barco a vela tiene todas las cualidades de un barco, y
además todas las cualidades específicas de un barco
a vela. Todas las cualidades de un barco, por ejemplo:
Desplazamiento sobre el agua, viene descrita con el
"barco".
A través de la relación formulada, el
barco a vela "hereda" estas cualidades, de forma que sólo
hará falta describir sus cualidades
particulares.
Este tipo de programación se define como
programación orientada a objetos y se utiliza con
frecuencia en el desarrollo de los Sistemas Expertos. Puede darse
el caso de que determinados procesos y funciones deban
subordinarse a unos objetos en particular, por ejemplo la
velocidad como función de la fuerza y la dirección
del viento. La velocidad se determinará en función
de los datos particulares.
Junto a estos objetos, la base de conocimientos dispone
de reglas.
Estas reglas se representan en forma de:
Si "premisas" Entonces
"Conclusión y/o Acción".
En la zona de las premisas se solicitan vinculaciones
lógicas referentes a las cualidades de los
objetos.
En la zona de la conclusión se añaden
nuevos hechos y cualidades a la base de conocimientos y/o se
ejecutan acciones. Esto se define a menudo como
programación orientada a reglas.
Ahora bien, se plantean muchas preguntas para realizar
esta labor, como por ejemplo:
¿Qué objetos
serán definidos?
¿Cómo son las
relaciones entre los objetos?
¿Cómo se
formularán y procesarán las reglas?
¿La base de conocimientos hace
totalmente referencia a la solución del
problema?
¿La base de conocimientos es
consistente?
Las respuestas a estas preguntas son el trabajo del
Ingeniero del conocimiento junto con la colaboración de
los expertos.
* El Mecanismo de Inferencia
Es la unidad lógica con la que se extraen
conclusiones de la base de conocimientos, según un
método fijo de solución de problemas que esta
configurado imitando el procedimiento humano de los expertos para
solucionar problemas.
Una conclusión se produce mediante
aplicación de las reglas sobre los hechos
presentes.
En un Sistema Experto existirá un hecho
sólo cuando esté contenido en la base de
conocimientos.
Los hechos que constan en la cláusula "si" se
llaman premisas, y el contenido en la cláusula
"entonces" se llama conclusión. Cuando se aplica
una regla sobre algunos hechos cualesquiera se dice que se
dispara.
El disparo de una regla provoca la inserción del
nuevo hecho en la base de conocimientos.
Las funciones del mecanismo de inferencia
son:
Determinación de las acciones que
tendrán lugar, el orden en que lo harán y
cómo lo harán entre las diferentes partes del
Sistema Experto.Determinar cómo y cuándo se
procesarán las reglas, y dado el caso también
la elección de qué reglas deberán
procesarse.Control del diálogo con el
usuario.
La decisión sobre los mecanismos de procesamiento
de reglas, es decir, qué estrategias de búsqueda se
implementarán, es de vital importancia para la efectividad
del sistema en su conjunto.
Ante problemas o clases de problemas distintos se
estructuran, como es lógico, diferentes mecanismos de
inferencia.
El mecanismo de inferencia debe de estar "adaptado" al
problema a solucionar.
Una imposición de dinero exige, bajo ciertas
circunstancias, una estrategia distinta de procesamiento del
conocimiento que un diagnóstico de fallos de
máquina.
* El Componente Explicativo
Las soluciones descubiertas por los expertos deber poder
ser repetibles tanto por el ingeniero del conocimiento en la fase
de comprobación así como por el usuario. La
exactitud de los resultados sólo podrá ser
controlada, naturalmente, por los expertos.
Siempre es deseable que durante el trabajo de desarrollo
del sistema se conozca el grado de progreso en el procesamiento
del problema. Como os he dicho en anterioridad pueden surgir unas
preguntas como las siguientes:
¿Qué preguntas se plantean
y por qué?
¿Cómo ha llegado el sistema
a soluciones intermedias?
¿Qué cualidades tienen los
distintos objetos?
A pesar de insistir sobre la importancia del componente
explicativo es muy difícil y hasta ahora no se han
conseguido cumplir todos los requisitos de un buen componente
explicativo. Muchos representan el progreso de la consulta al
sistema de forma gráfica.
Además los componentes explicativos intentan
justificar su función rastreando hacia atrás el
camino de la solución. Aunque encontrar la forma de
representar finalmente en un texto lo suficientemente inteligible
las relaciones encontradas depara las mayores
dificultades.
Los componentes explicativos pueden ser suficientes para
el ingeniero del conocimiento, ya que está muy
familiarizado con el entorno del procesamiento de datos, y a
veces bastan también para el experto; pero para el
usuario, que a menudo desconoce las sutilezas del procesamiento
de datos, los componentes explicativos existentes son
todavía poco satisfactorios.
* La Interface de Usuario
En este componente es la forma en la que el sistema se
presentará ante el usuario. Acá surgen dudas y
preguntas como por ejemplo:
¿Cómo debe responder el usuario a las preguntas
planteadas?
¿Cómo saldrán las respuestas del sistema
a las preguntas que se le planteen?
¿Qué informaciones se representarán de
forma gráfica?
Los requisitos o características de la interface
que presentaremos al usuario se resumirán en cuatro, que
son las más importantes y las más a tener en cuenta
al desarrollar el sistema:
El aprendizaje del manejo debe ser
rápido. El usuario no debe dedicar mucho tiempo
al manejo del sistema, debe ser intuitivo, fácil en su
manejo.Debe evitarse en lo posible la entrada de datos
errónea. Ejemplo: Cuando nosotros acudimos a un
médico, le contamos y detallamos nuestros sintomas y
él con sus preguntas junto con nuestras respuestas nos
diagnostica nuestra "enfermedad", si le decimos sintomas
erroneos, el tratamiento no será el
adecuado.Los resultados deben presentarse en una forma
clara para el usuario. Los resultados deben ser claros y
concisos para que no resulten inutiles.Las preguntas y explicaciones deben ser
comprensibles.
* El Componente de Adquisición
Un buen componente de adquisición ayudará
considerablemente la labor del Ingeniero del Conocimiento. Este
puede concentrarse principalmente en la estructuración del
conocimiento sin tener que dedicar tanto tiempo en la actividad
de programación.
Requisitos o caracteristicas del componente de
adquisición:
El conocimiento, es decir, las reglas, los hechos,
las relaciones entre los hechos, etc., debe poder
introducirse de la forma más sencilla
posible.Posibilidades de representación clara de
todas las informaciones contenidas en una base de
conocimientos.Comprobación automática de la
sintaxis.Posibilidad constante de acceso al lenguaje de
programación.
Cómo se pone en práctica cada uno de los
requisitos dependerá del lenguaje de programación
elegido y del hardware que tengamos. El experto deberá
estar algo familiarizado con el componente de adquisición
para poder realizar modificaciones por sí
sólo.
Desarrollo de los
Sistemas Expertos
Equipo de desarrollo: Las personas que componen un
grupo, como en todos los ámbitos deben cumplir unas
características y cada uno de ellos dentro del equipo
desarrolla un papel distinto.
Componentes del equipo dentro del desarrollo y
cuál es la función de cada uno:
a. El experto: La función del experto es la de
poner sus conocimientos especializados a disposición del
Sistema Experto.
b. El ingeniero del conocimiento: El ingeniero que
plantea las preguntas al experto, estructura sus conocimientos y
los implementa en la base de conocimientos.
c. El usuario: El usuario aporta sus deseos y sus
ideas, determinado especialmente el escenario en el que debe
aplicarse el Sistema Experto
En el desarrollo del Sistema Experto, el ingeniero del
conocimiento y el experto trabajan muy unidos. El primer paso
consiste en elaborar los problemas que deben ser resueltos por el
sistema. Precisamente en la primera fase de un proyecto es de
vital importancia determinar correctamente el ámbito
estrechamente delimitado de trabajo. Aquí se incluye ya el
usuario posterior, o un representante del grupo de usuarios. Para
la aceptación, y en consecuencia para el éxito, es
de vital y suma importancia tener en cuenta los deseos y las
ideas del usuario.
Métodos auxiliares en el
desarrollo:
La eficiencia en la creación de Sistemas Expertos
puede aumentarse en gran medida con la aplicación de
Shells.
Un Shell (de forma resumida) es un Sistema Experto que
contiene una base de conocimientos vacía. Existe el
mecanismo de inferencia, el componente explicativo y a veces
también la interface de usuario.
No existe ningún Shell para todas las
aplicaciones, sino que hay que buscar un Shell para cada
aplicación. A menudo, el Shell contiene Frames. Estos son
marcos previamente preparados, en los que, por ejemplo,
sólo se introduce en nombre del objeto, sus cualidades y
los correspondientes valores.
Construcción de
prototipos
En el desarrollo de Sistemas Expertos se plantean dos
importantes riesgos:
No existen implementaciones similares que puedan
servir de orientación al encargado del desarrollo en
la casi totalidad de los casos.En muchos puntos, los requisitos necesarios
están esbozados con muy poca
precisión.
El diseño y la especificación requieren
una temprana determinación de la interface del software y
de la funcionalidad de los componentes. En el desarrollo de
Sistemas Expertos deben alterarse a menudo durante y
también después de su implementación, ya que
los requisitos se han ido configurando y han obtenido mayor
precisión, o porque se ha descubierto que deben iniciarse
otras vías de solución. Durante el desarrollo,
resulta más apropiado empezar con implementaciones tipo
test para encontrar el camino hacia una solución
definitiva y para hacerlas coincidir con las necesidades del
usuario.
Un método efectivo es la implementación de
un prototipo de Sistema Experto que permita llevar a cabo las
funciones más importantes de éste, aunque con un
esfuerzo de desarrollo considerablemente inferior al de una
implementación convencional. Este proceder se define bajo
el nombre de "Rapid Prototyping".
Campos de aplicación:
La aplicación de Sistemas Expertos será
adecuada allí donde los expertos dispongan de
conocimientos complejos en un área muy delimitada, donde
no existan algoritmos ya establecidos (o donde los existentes no
puedan solucionar algunos problemas).
Otro campo de aplicación es allí donde
encontremos teorías que resulten prácticamente
imposibles de analizar todos los casos teóricamente
imaginables mediante algoritmos y en un espacio de tiempo
relativamente corto y razonable.
Los Sistemas Expertos ofrecen ayuda para:
I. Evitar fallos en labores rutinarias
complejasII. Ampliar de forma más rápida
los conocimientos de los especialistas.III. Diagnosticar los fallos con mayor rapidez
y conseguir tareas de planificación más
completas y consistentes.
Ejemplos de Sistemas
Expertos
1- MYCIN: Sistema Experto para diagnósticos
médicos.
2- XCON: Sistema Experto para configuración de
Ordenadores.
MYCIN es un Sistema Experto para la
realización de diagnósticos iniciado por Ed
Feigenbaum y posteriormente desarrollados por E.Shortliffe. Su
función es la de aconsejar a los médicos en la
investigación y determinación de
diagnósticos en el campo de las enfermedades infecciosas
de la sangre. El sistema MYCIN, al ser consultado por el
médico, solicita primero datos generales sobre el
paciente: nombre, edad, síntomas, etc. Una vez conocida
esta información por parte del sistema, el Sistema Experto
plantea unas hipótesis. Para poder verificarlas comprueba
primero la exactitud de las premisas de la reglas. Esto se
realiza mediante una búsqueda de enunciados
correspondientes en la base de conocimientos. Estos enunciados
pueden a su vez estar de nuevo en la parte de consulta de otra
regla. También lo realiza mediante determinadas preguntas
al usuario. Aquí se hacen preguntas del tipo: ¿Se
ha practicado en el paciente algún tipo de
intervención quirúrgica? Con las respuestas que
recibe, el MYCIN verifica o rechaza las hipótesis
planteadas. Una serie de tests han demostrado que MYCIN trabaja
igual de bien que un médico.
XCON es un Sistema Experto para configuraciones
desarrollado por la Digital Equipment Corporation. Según
los deseos individuales del cliente se configuran redes de
ordenadores VAX. Ya que el abanico de productos que se ofrecen en
el mercado es muy amplio, la configuración completa y
correcta de un sistema de estas características es un
problema de gran complejidad.
Las funciones de este Sistema Experto son las
siguientes:
¿Pueden conjugarse los
componentes solicitados por el cliente de forma conveniente y
razonable?¿Los componentes de sistema
especificados son compatibles y completos?
Las respuestas a estas preguntas son muy detalladas.
XCON es capaz de comprobar y completar los pedidos entrantes
mucho más rápido y mejor que las personas
encargadas hasta ahora de esa labor.
ROBÓTICA
La robótica es una ciencia o rama de la
tecnología, que estudia el diseño y
construcción de máquinas capaces de
desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que
requieren del uso de inteligencia. Las ciencias y
tecnologías de las que deriva podrían ser: El
álgebra, los autómatas programables, las
máquinas de estados, la mecánica o la informática.
Los robots es un avance tecnologico que hoy en dia se
lleva acabo y no se save hasta donde el hombre va apoder llegar
para satisfacer sus necesidades, los robots son mitad hombre (ser
humano) y mitad robots. Los materiales que se utilizaban se
encontraban al alcance de todo el mundo, esto es, utilizaban
maderas resistentes, metales como el cobre y cualquier otro
material moldeable, esto es, que no necesitara o requiriera de
algún tipo de transformación para poder ser
utilizado en la creación de los
autómatas.
Estos primeros autómatas utilizaban,
principalmente, la fuerza bruta para poder realizar sus
movimientos. A las primeras maquinas herramientas que ayudaron al
hombre a facilitarle su trabajo no se les daba el nombre de
autómata, sino más bien se les reconocía
como artefactos o simples maquinas.
Tres Leyes de la Robótica son:
1. Un robot no puede actuar contra un ser
humano o, mediante la inacción, que un ser humano
sufra daños.2. Un robot debe de obedecer las ordenes dadas
por los seres humanos, salvo que estén en conflictos
con la primera ley.3. Un robot debe proteger su propia existencia,
a no ser que esté en conflicto con las dos primeras
leyes.
Robots: Un robot puede ser descompuesto en un conjunto
de subsistemas funcionales: procesos, planeación, control,
sensores, sistemas eléctricos, y sistemas
mecánicos. El subsistema de Software es una parte
implícita de los subsistemas de sensores,
planeación, y control; que integra todos los subsistemas
como un todo.
Clasificación de los robots
La potencia del software en el controlador determina la
utilidad y flexibilidad del robot dentro de las limitantes del
diseño mecánico y la capacidad de los sensores. Los
robots han sido clasificados de acuerdo a su generación, a
su nivel de inteligencia, a su nivel de control, y a su nivel de
lenguaje de programación. Éstas clasificaciones
reflejan la potencia del software en el controlador, en
particular, la sofisticada interacción de los sensores. La
generación de un robot se determina por el orden
histórico de desarrollos en la robótica. Cinco
generaciones son normalmente asignadas a los robots industriales.
La tercera generación es utilizada en la industria, la
cuarta se desarrolla en los laboratorios de investigación,
y la quinta generación es un gran sueño.
1.- Robots Play-back, los cuales regeneran una secuencia
de instrucciones grabadas, como un robot utilizado en
recubrimiento por spray o soldadura por arco. Estos robots
comúnmente tienen un control de lazo abierto.
2.- Robots controlados por sensores, estos tienen un
control en lazo cerrado de movimientos manipulados, y hacen
decisiones basados en datos obtenidos por sensores.
3.- Robots controlados por visión, donde los
robots pueden manipular un objeto al utilizar información
desde un sistema de visión.
4.- Robots controlados adaptablemente, donde los robots
pueden automáticamente reprogramar sus acciones sobre la
base de los datos obtenidos por los sensores.
5.- Robots con inteligencia artificial, donde las robots
utilizan las técnicas de inteligencia artificial para
hacer sus propias decisiones y resolver problemas.
La Asociación de Robots Japonesa (JIRA) ha
clasificado a los robots dentro de seis clases sobre la base de
su nivel de inteligencia:
1.- Dispositivos de manejo manual, controlados por una
persona.
2.- Robots de secuencia arreglada.
3.- Robots de secuencia variable, donde un operador
puede modificar la secuencia fácilmente.
4.- Robots regeneradores, donde el operador humano
conduce el robot a través de la tarea.
5.- Robots de control numérico, donde el operador
alimenta la programación del movimiento, hasta que se
enseñe manualmente la tarea.
6.- Robots inteligentes, los cuales pueden entender e
interactuar con cambios en el medio ambiente.
Los programas en el controlador del robot pueden ser
agrupados de acuerdo al nivel de control que realizan.
1.- Nivel de inteligencia artificial, donde el programa
aceptará un comando como "levantar el producto" y
descomponerlo dentro de una secuencia de comandos de bajo nivel
basados en un modelo estratégico de las tareas.
2.- Nivel de modo de control, donde los movimientos del
sistema son modelados, para lo que se incluye la
interacción dinámica entre los diferentes
mecanismos, trayectorias planeadas, y los puntos de
asignación seleccionados.
3.- Niveles de servosistemas, donde los actuadores
controlan los parámetros de los mecanismos con el uso de
una retroalimentación interna de los datos obtenidos por
los sensores, y la ruta es modificada sobre la base de los datos
que se obtienen de sensores externos. Todas las detecciones de
fallas y mecanismos de corrección son implementadas en
este nivel.
En la clasificación final se considerara el nivel
del lenguaje de programación. La clave para una
aplicación efectiva de los robots para una amplia variedad
de tareas, es el desarrollo de lenguajes de alto nivel. Existen
muchos sistemas de programación de robots, aunque la
mayoría del software más avanzado se encuentra en
los laboratorios de investigación. Los sistemas de
programación de robots caen dentro de tres clases
:
1.- Sistemas guiados, en el cual el usuario conduce el
robot a través de los movimientos a ser
realizados.
2.- Sistemas de programación de nivel-robot, en
los cuales el usuario escribe un programa de computadora al
especificar el movimiento y el sensado.
3.- Sistemas de programación de nivel-tarea, en
el cual el usuario especifica la operación por sus
acciones sobre los objetos que el robot manipula.
Aplicaciones
Los robots son utilizados en una diversidad de
aplicaciones, desde robots tortugas en los salones de clases,
robots soldadores en la industria automotriz, hasta brazos
teleoperados en el transbordador espacial.
Cada robot lleva consigo su problemática propia y
sus soluciones afines; no obstante que mucha gente considera que
la automatización de procesos a través de robots
está en sus inicios, es un hecho innegable que la
introducción de la tecnología robótica en la
industria, ya ha causado un gran impacto. En este sentido la
industria Automotriz desempeña un papel
preponderante.
Es necesario hacer mención de los problemas de
tipo social, económicos e incluso político, que
puede generar una mala orientación de robotización
de la industria. Se hace indispensable que la
planificación de los recursos humanos, tecnológicos
y financieros se realice de una manera inteligente.
Por el contrario la Robótica contribuirá
en gran medida al incremento de el empleo. ¿Pero, como se
puede hacer esto? al automatizar los procesos en máquinas
más flexibles, reduce el costo de maquinaria, y se produce
una variedad de productos sin necesidad de realizar cambios
importantes en la forma de fabricación de los mismo. Esto
originara una gran cantidad de empresas familiares (Micro y
pequeñas empresas ) lo que provoca la
descentralización de la industria.
Conclusión
Sin lugar a duda son un gran avance dentro del campo
tecnológico de la humanidad; hace muchos años, las
personas no hubieran imaginado la importancia de la inteligencia
artificial y la ayuda computarizada a través de sistemas
expertos.
Pero hoy en día son de vital importancia, y en un
futuro serán estrictamente necesarios, debido a su
capacidad de almacenamiento de experiencia y conocimientos que
pueden ser adquiridos rápidamente y no requiere, como en
el caso de los humanos del paso de los años para
obtenerla.
La informática y la robótica le han dado
al hombre la oportunidad del rápido acceso a conocimientos
que sin ellos tardaría años en obtener, debido a la
capacidad de aprendizaje veloz de los software, creados en los
sistemas expertos.
Dentro de algunos años, esta tecnología
será aplicada en todas las ramas de la sociedad
(aún más que en la actualidad) permitiendo al
hombre luchar contra el tiempo en el área de
conocimientos, a pesar de las muy discutidas desventajas que
suelen imputárseles, como el reemplazo de los recursos
humanos; muy al contrario de la opinión de los
expertos.
Autor:
Elizabeth C.
UDO – Núcleo
Anzoátegui
2005
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