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Inteligencia artificial aplicada a la robótica




  1. Introducción
  2. Inteligencia
  3. Inteligencia artificial
  4. Robótica
  5. Conclusiones
  6. Referencias

Resumen--- En el presente documento trataremos sobre la inteligencia artificial, su definición la obtendremos basándonos primero en la definición de la inteligencia propia del hombre; una vez planteada ya dicha definición y dando a conocer sus distintas aplicaciones veremos el impacto que tiene esta si se la proporcionamos a una maquina llegando con eso a su aplicación en la robótica; para con esto dar una concepción de lo que realiza la inteligencia artificial en los robots, seguido de un breve planteamiento de su definición, grupos de robots y las diversas aplicaciones que se los puede dar hoy en día.

Abstract---the topic we are gonna talk about is the Artificial intelligence, its definition is based on the men's intelligence itself; after have posed the definition and make known its various applications; we will see the impact that it have if We gave it to a machine; coming with it to their application in robotics, for with this to give a conception of what makes artificial intelligence in robots, followed by a brief statement of its definition, groups of robots and various applications they can give today

Introducción

Las primeras ideas de creación de inteligencia artificial surgieron en 1815 fijadas en un libro de titulo "The tales of Hoffman" el cual lleva por autor a Ernst Theodor Amadeus Hoffman, una historia de romance la cual tiene como protagonista a Olimpia, una muñeca mecánica, enamorada del autor. [2]

Años más tarde gracias a que un computador de nombre deepBlu derrota al campeón de ajedrez Gary Kasparow, se retoma la idea de la existencia de una inteligencia artificial ya que quedo visto que una maquina puede llegar a ser mas inteligente que un hombre. Y fue entonces este hecho el que marco el inicio del desarrollo y fomentación de la Inteligencia artificial. [2]

La Inteligencia Artificial es el resultado de la investigación en psicología cognitiva y lógica matemática. Se enfoca sobre la explicación del trabajo de la mente y la elaboración de algoritmos de solución a problemas de interés general.

La Inteligencia Artificial es una combinación de la ciencia del computador, fisiología y filosofía, tan general y amplio es que reúne varios campos como la robótica, sistemas expertos, por ejemplo, todos los cuales tienen en común la creación de máquinas que pueden pensar. La idea de construir una máquina que puedan realizar tareas que sean conocidas como requerimientos de inteligencia humana es atrayente. Las tareas que han sido estudiadas desde este punto de vista e incluyen juegos, traducción de idiomas, comprensión de idiomas, diagnóstico de fallas, robótica, suministro de asesoría experta en diversos temas. [2]

Inteligencia

La inteligencia del ser humano se define en su concepto más básico; como "la capacidad de adaptación a un ambiente, el razonamiento, y la cabida del ser humano para dar una solución a un problema".

Para tener una definición mas central de la inteligencia, ya que el concepto general no especifica el ambiente en el que se desamueble ni tampoco el definido problema tenemos que dividir a esta en distintos tipos de inteligencia, es decir a cada conjunto tareas que ejecutamos se le atribuye un concepto de inteligencia y se emplea un razonamiento diferente, como por ejemplo tocar un instrumento musical y resolver un problema de matemáticas, donde se puede ver que se aplica distinto tipos de inteligencia para la ejecución de ambas actividades.[17], [5], [15]

  • Tipos de inteligencia

"Howard Gardner reconoce siete diferentes tipos de inteligencia entre las más significativas: Inteligencia lingüística, Inteligencia lógico-matemática, Inteligencia espacial, Inteligencia musical, Inteligencia corporal-cinética, Inteligencia intrapersonal, Inteligencia interpersonal." [12]

Inteligencia lingüística: Está basada en la virtud que tiene el ser humano para usar su lenguaje y el poder de sus palabras en el momento adecuado y usando las palabras adecuadas. [12], [7]

Inteligencia lógico-matemática: Está basada en la virtud que tiene el ser humano para la resolución de problemas con la aplicación de las matemáticas y la lógica. [12], [7], [6]

Inteligencia espacial: Está basada en la virtud que tiene el ser humano para la representación y obtención de información de los diferentes objetos presentes en el entorno. [12], [6]

Inteligencia musical: Está basada en la virtud que tiene el ser humano para poder entonar un instrumento musical esto conlleva a que la persona tiene la habilidad de reconocer y percibir las diferentes tonalidades emitidas por el instrumento.[12], [6],[ 7]

Howard Gardner dice que "la inteligencia musical incluye habilidades para el canto, tocar un instrumento a la perfección, dirigir un conjunto, coro u orquesta; componer (en cualquier modo y genero), y en cierto grado, la apreciación musical.".[12], [6]

Inteligencia corporal-cinética: Está basada en la virtud que tiene el ser humano para la usar su cuerpo y la coordinación de sus movimientos con los cuales se logre trasmitir diferentes sentimientos, es también una forma de comunicación. [12], [6]

Inteligencia intrapersonal: Está basada en la virtud que tiene el ser humano para interactuar con las personas, de manera que se pueda intercambiar información, influenciar en ellas teniendo claras nuestras necesidades, comprender a los demás. [12][8]

Inteligencia interpersonal: Está basada en la virtud que tiene el ser humano para conocerse a si mismo saber lo que es, lo que quiere, definirse como persona, conocer que existe, saber controlar y llevar sus diferentes emociones. [12], [16]

Inteligencia artificial

Teniendo en cuenta que existen varios conceptos y puntos de vista en cuanto a la IA se refieren, definiremos a ésta como La comprensión y emulación del pensamiento Humano y sus capacidades; presentes en distintos aparatos electrónicos, teniendo como resultado la respuesta de los mismos; como maquinas que sean capaces de operar y manipular objetos por sí mismas.

[4], [11], [14]

"Según la Encyclopedia of artificial Intelligence se utilizan varios componentes del comportamiento Inteligente como son: procesamiento del lenguaje natural, visión artificial, resolución de problemas, representación del conocimiento y razonamiento, aprendizaje, robótica" [4]

Procesamiento del lenguaje natural: entendimiento que se procesa internamente en la persona de manera que se logre captar los conceptos del texto y sus significados de una forma clara. [3, 4]

• Visión artificial: trata de la absorción de imágenes mediante un sistema de compresión de imágenes para representarlas, captando la información externa seguida por la reconstrucción de dichos objetos; para agrupar toda la información que se encuentre dispersa y así cada imagen encaje con el mundo real que se percibe, tomando en cuenta espacio tiempo entre los objetos del "mundo" establecido y dando datos de salida exactos al mundo verídico externo. [3], [4]

• Resolución de problemas: la resolución de problemas mediante algoritmos no siempre es la mejor opción para la misma; por lo tanto la IA tiene como método utilizar un sistema de prueba-error ante la traba, el cual permite llegar a la solución de ésta, este es solo uno de los cuantos métodos utilizados. [3], [4]

• Representación del conocimiento y razonamiento: Se usan las representaciones del conocimiento como la lógica matemática por ejemplo, el Método de Razonamiento Basado en el Caos el cual se fundamenta en recordar la causa y la consecuencia y en los que se logro conseguir la solución al problema para adoptarlo a las circunstancias.[3], [4]

• Aprendizaje: El Aprendizaje Automático es una rama de la Inteligencia Artificial tiene como fin el desarrollo de técnicas que permitan a las computadoras aprender. De forma más concreta, es decir, se trata de crear programas que sean capaces de sistematizar comportamientos comenzando de una información no dispuesta y suministrada en forma de prototipos. Es, por lo tanto, un proceso de inducción del conocimiento. [9], [4]

• Robótica: El tema de la robótica será abordado con más relevancia ya que es uno de los temas el cual lo he considerado con mas importantes.

  • Aplicaciones de la inteligencia artificial

Algunas aplicaciones presentes en mayor o menor medida dentro de la inteligencia artificial son: Control de sistemas, planificación automática, mundos virtuales, reconocimientos de patrones, reconocimientos del habla, reconocimiento de escritura, robots, tratamiento de lenguaje natural, sistemas expertos, todos ellos contribuyen al mejoramiento de la IA. [4]

  • Campos de aplicación de la inteligencia artificial

La inteligencia artificial es sin duda uno delos contenidos científicos con mayor variedad de aplicaciones pues como su nombre indica; los aparatos o maquinas que estén dotados de ella podrán hacer una perfecta emulación del ser humano y su complejidad de pensamiento. [4]

La inteligencia artificial esta inmersa en varios ámbitos ya sea desde el campo de la medicina, pasando por industrias, la jurisprudencia, el comercio, y un sinfín de ingenierías, entre ellas la Ing. electrónica, la Ing. Computacional y otras.[4]

Robótica

La robótica es la ciencia multidisciplinaria encargada del diseño y creación de las maquinas llamadas robots, "Karel Capek utilizo el término checo robota (trabajo forzado, labor) que en su traducción se le conoce como robot". [13]

La inteligencia artificial se ve aplicada en la acción de poder comandar y controlar a las diferentes maquinas haciéndolas capases de recibir y procesar la información exterior mediante su programación y sensores especializados, naciendo así los llamados robots, los robots son diseñados para que realicen trabajos con la finalidad reducir el esfuerzo del hombre, den confort en base a esto los e divide a los robots teniendo en cuenta la aplicación que se le dé en un campo especifico por ejemplo la enseñanza, la medicina, construcción, el hogar, etc. [13], [10]

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Figura 1: interacción con el entorno de un robot

  • Clases de robots

• Robots Móviles: son robots que tienen la capacidad de moverse en un entorno de acuerdo a la programación previamente establecidas o programadas, esta clase de robots son muy utilizados para hacer diferentes tipos de trabajos un ejemplo de este tipo de robots es el que se envía hacia el espacio para la captura de fotos y la toma de muestras espaciales. [13], [1]

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Figura 2: Robot explorador del tipo de robot móvil

Robots industriales: esta clase de robots tienen diferentes movimientos programados los cuales también pueden ser modificados por personas desde un ordenador, tienen la capacidad de manipular piezas y realizar diferentes tareas con movimientos programados, son usador en la industria para procesos de fabricación ya que pueden realizar diferentes tareas secuencialmente. Los modelos más usados en la actualidad son los llamados brazos robóticos debido a su forma. [13], [1]

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Figura 3: Brazo robótico del tipo de robot industrial

Robots de servicio: son los robots diseñados para en confort y ayudar al ser humano, pueden ser robots con la capacidad del movimiento o también de tipo estacionario, su modo de trabajo es prácticamente autónomo en muchos de los casos dependiendo la labor que ejerzan, es decir no es dependiente de las ordenes del ser humano pueden hacer su trabajo cuando este es necesario, un ejemplo de estos robots son los usados en el hogar, oficinas , hospitales, y diferentes lugares, algunos también llamados mini robots.[13], [1]

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Figura 4: robot limpiador del tipo de robots de servicio

• Robots Humanoides: los robots llamados humanoides obtienen su nombre de la semejanza que existe con el ser humano ya que son construidos con rasgos físicos parecidos a los nuestros. Este tipo de robot contiene la capacidad de poder interactuar con las personas y guarda la información recogida del entorno o de la persona con la cual interactúa, realiza estas acciones mediante los diferentes tipos de sensores que se encuentran presentes a lo largo de su estructura, un ejemplo de esta clase de robos es el conocido como ASIMO de la compañía Honda [13], [1]

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Figura 5: ASIMO robot del tipo humanoide

Teleoperadores: los llamados robots teleoperadores son una clase de robots diseñados específicamente para recibir ordenes de un controlador en tiempo real este tipo de robots captura el entorno en el que se desenvuelve mediante sensores que le permiten la comunicación con el ser humano, puede ser controlado a grandes distancias y con gran precisión lo cual los hace muy útiles para situaciones potencial mente peligrosas como desarmar una bomba o adentrarse en medios contaminados o diferentes ambientes o situaciones peligrosas para el hombre.[13], [1]

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Figura 6: Robot desactiva bombas del tipo teleoperadores

  • Aplicaciones

En la actualidad a los robots se les puede dar diversas aplicaciones en diferentes campos, al ser maquinas programables pueden realizar casi cualquier tarea dependiendo de las limitaciones impuestas por la persona que lo creo.

• En la industria: los robots industriales son empleados en el campo laboral industrial sus aplicaciones varían dependiendo del proceso que sea necesario forjar, se los usa para ensamblado como puede ser unir piezas, cortar, o se los puede utilizar para soldar, como los usan en las grandes empresas automovilistas, procesos especiales, empaquetar, pintar, para trasportar piezas de carga o descarga.

Se los utiliza mas en procesos de producción en serie por su capacidad de hacer la misma actividad una y otra vez y como son maquinas no se cansan, ni cometen errores por fatiga como los humanos. [13], [1]

• En el hogar: los robots empleados en el hogar pueden hacer diferentes tareas como son dar servicio a las personas, dar seguridad, funcionan también como medio de entretenimiento, pueden hacer tareas como de limpieza y reparación, son multifuncionales y se adaptan a la tarea que se quiera realizar.[13], [1]

• Entornos Peligrosos: los robots en este campo son robots especiales diseñados para entrar en entornos peligrosos para el ser humano algunos de estos por ejemplo son los empleados para desarmar bombas, limpiar lugares peligrosos, trabajar con desechos químicos, ayudar en labores de rescate, adentrarse en el océano como submarinos.[13], [1]

• Exploración: los llamados robots espaciales trabajan en el espacio, algunos recolectan información para después ser estudiada. [13]

• Salud: en el área de la salud los robots son usador para realizar operaciones de gran precisión, algunos también diseñados para ayudar a los ancianos y personas discapacitadas. [13]

• Entretenimiento: son robots diseñados estrictamente al entretenimiento como por ejemplo los pequeños robots de figuras conocidas como, perros, gatos dinosaurios, figuras de acción, etc.

[13], [1]

Conclusiones

La finalidad de la IA dentro del área de la robótica pretende que las maquinas cuenten con la capacidad de simulación del comportamiento humano, sin embargo ya que la inteligencia simulada es creada por el hombre ésta no supera la inteligencia del creador.

Con la inteligencia artificial aplicada a la robótica podemos ver que se ha logrado crear un asistente del hombre para el trabajo práctico, el cual maneja las diversas situaciones con más precisión y sin temor a equivocarse gracias a su programación y las diferentes capacidades que tenga para poder interactuar con su operario.

Un robot puede estar diseñado para tomar decisiones, pero esto solo gracias a los diferentes sensores y la respectiva programación insertada, lo cual lo limita a dejarse guiar por aspectos físicos, pero el hombre el momento de tomar una decisión puede percibir cosas esenciales mas allá de lo físico y lo material lo cual hace que aun la maquina este por debajo del hombre.

Referencias

[1] A. O. Baturone. Robótica: Manipuladores y robots móviles. Marcombo, 2001.

[2] A. P. A. Calleja. Historia de la Inteligencia Artificial. 2010.

[3] R. P. Díez, A. G. Gómez, and N. de Abajo Martínez. Introducción a la inteligencia artificial: Sistemas expertos, redes neuronales artificiales y computación evolutiva. Universidad de Oviedo, 2001.

[4] F. Escolano. Inteligencia artificial: Modelos, técnicas y áreas de aplicación. Editorial Paraninfo, 2003.

[5] M. Galligó and T. Galligo. Aprendizaje y sus transtornos, el. Ediciones CEAC, 2003.

[6] H. Gardner. Inteligencias múltiples. Edit. Fondo Cultural, Colombia, 2005.

[7] J. K. Gilbert. Educación tecnológica: Una nueva asignatura en todo el mundo. Enseñanza de las Ciencias, 13(1):15 _ 24, 1995.

[8] D. Goleman. Inteligencia emocional. Kairós, 2000.

[9] A. Gómez-Pérez and C. Montes. Enseñanza de Inteligencia Artificial e Ingeniería del Conocimiento. Revista Iberoamericana de Inteligencia Artificial, 3:2 _ 9, 1997.

[10] J. Ierache, M. Bruno, N. Mazza, and M. Dittler. Robots y Juguetes Autónomos una Oportunidad en el Contexto de las Nuevas Tecnologías en Educación. VII Jornadas Iberoamericanas de Ingeniería de Software e Ingeniería del Conocimiento JIISIC Febrero, pages 371 _ 379, 2008.

[11] R. R. Kline. Cybernetics, Automata Studies, and the Dartmouth Conference on Artificial Intelligence. Annals of the History of Computing, IEEE, 33(4):5 _ 16, April 2011.

[12] M. C. Londoño. Cómo sobrevivir al cambio: Inteligencia emocional y social en la empresa. FC Editorial, 2008.9

[13] J. G. R. Monsalve, A. Tematica, P. A. S. Sanchez, A. Metodologico, and L. F. Atehortua. Inteligencia artificial aplicada a la robótica.

[14] M. Pantic, R. Zwitserloot, and R. J. Grootjans. Teaching Introductory Artificial Intelligence Using a Simple Agent Framework. Education, IEEE Transactions on, 48(3):382 _ 390, August 2005.

[15] J. Piaget. La psicología de la inteligencia. Crítica, 2003.

[16] M. L. Silberman, M. Silberman, and F. Hansburg. Inteligencia interpersonal, volume 28. Paidos Iberica Ediciones SA, 2001.

[17] R. J. Sternberg. Inteligencia humana, volume 2. Paidos Iberica Ediciones SA, 1987.10

 

 

Autor:

Marco Antonio Carpio Moreta

Estudiante de Ingeniería Electrónica

Universidad Politécnica Salesiana

Cuenca - Ecuador


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