V. EL HOMBRE Y LAS M�QUINAS PENSANTES
| Me parece que los ingredientes de la mayor�a de las teor�as de inteligencia artificial y de psicolog�a, han sido en general demasiado minuciosos, locales e inestructurados como para dar cuenta, pr�ctica y fenomenol�gicamente, de la efectividad del sentido com�n. Los "pedazos" de razonamiento, lenguaje, memoria y "percepci�n" deben ser m�s grandes y mejor estructurados, y su contenido de hechos y procedimientos debe estar conectado m�s �ntimamente para poder explicar la rapidez y el poder de las actividades mentales. |
| MINSKY, 1975 |
EN CAP�TULOS anteriores hablamos acerca de las computadoras actuales;
esto es del papel que desempe�an en la sociedad, de su historia y evoluci�n,
de su arquitectura, de las bases de su funcionamiento y los m�todos de archivo
de la informaci�n. En este capítulo quisi�ramos comentar un poco acerca
del camino que debemos recorrer para lograr la construcci�n de m�quinas con
ciertas capacidades propias del hombre; es decir, con habilidad para la soluci�n
de problemas complejos como la toma de decisiones para la planeaci�n
de empresas, la evaluaci�n de riesgos para las compa��as de seguros, pruebas
de eficiencia de motores, detecci�n de arritmias cardiacas, an�lisis y evaluaci�n
de encefalogramas, sismogramas, espectros de luz emitida o absorbida por estrellas
o por materiales, etc�tera. Todos estos problemas consisten en optimizaci�n
o toma de decisiones no basada en reglas concretas.14![[Nota 14]](../imgs/mcommnt.gif)
Entre el tipo de trabajos que estas m�quinas podr�an realizar, el de aplicaci�n m�s directa es el reconocimiento y procesamiento de im�genes. Esto engloba desde tareas relativamente simples y espec�ficas, como la identificaci�n de firmas, voces, huellas dactilares, reconstrucci�n de im�genes con mucho ruido, etc., hasta tareas de gran complejidad como la identificaci�n y clasificaci�n de personas y objetos. Este �ltimo tipo de tareas representa una mayor dificultad debido a que se debe lograr invariancia de la detecci�n con respecto a rotaci�n, cambios de escala, perspectiva, oclusi�n parcial, cambio en las condiciones de iluminaci�n, etc�tera.
Una computadora con las habilidades que acabamos de describir podr�a utilizarse de una manera limitada �nicamente por la imaginaci�n. Por ejemplo, podr�an construirse dispositivos provistos de visi�n artificial cuyo objetivo fuese la identificaci�n de huellas digitales, firmas o voces. Estos dispositivos podr�an utilizarse en cajas autom�ticas de banco, donde la �nica identificaci�n necesaria para tener acceso a una cuenta ser�a la firma del usuario, o el sonido de su voz. Este mismo m�todo tambi�n podr�a utilizarse en lugar de un n�mero de combinaci�n para las cajas de seguridad, a fin de tener acceso a claves de usuario de computadoras, como substituto de llaves para la casa, oficina, autom�vil, para ayudar a la identificaci�n de personas buscadas por la polic�a. Tambi�n, el procesamiento de im�genes ser�a de utilidad para el an�lisis de im�genes m�dicas, de se�ales obtenidas a trav�s de percepci�n remota, para el procesamiento de datos experimentales, y por �ltimo, para la construcci�n de robots "inteligentes".
Conceptualmente, existen dos tipos diferentes de robots: los robots con trayectorias programadas, y los robots "inteligentes". Los primeros son programados para llevar a cabo una y otra vez la misma funci�n; los segundos, en cambio, ser�an robots capaces de aprender con base en la experiencia y de tomar decisiones basadas en la informaci�n con que contasen.
En la actualidad un gran n�mero de robots de trayectoria programada se ha incorporado a la planta productiva en los pa�ses desarrollados. Estos robots ofrecen grandes ventajas a los patrones (si bien no a los trabajadores desplazados por ellos), ya que efect�an su trabajo con gran precisi�n y rapidez. Por otro lado, no causan problemas laborales, no requieren de seguro social, no padecen enfermedades industriales, no faltan a su trabajo y no pierden el tiempo platicando.
El segundo grupo de robots estar�a formado por aqu�llos dotados de inteligencia. Estos robots a�n no existen como tales, pero se encuentran en sus primeras etapas de desarrollo y las perspectivas para la construcci�n de robots inteligentes destinados a tareas espec�ficas son buenas. Sin embargo, ignoramos hasta d�nde podr� llegar el hombre en la construcci�n de este tipo de m�quinas. De esto hablaremos m�s adelante.
Dentro de los robots "no inteligentes" existe un subgrupo constituido por robots que aunque "aparentan" ser inteligentes, en realidad no lo son (Figura 23). Estos robots est�n dotados de ciertas capacidades de procesamiento de im�genes y ajuste a las condiciones externas, tienen arquitecturas convencionales y basan su funcionamiento en el uso de algoritmos o en el seguimiento de reglas concretas. Por ejemplo, tenemos robots provistos de un sistema de navegaci�n que les permite evadir obst�culos. La construcci�n de un robot con estas caracter�sticas no es un trabajo f�cil, ya que la imagen "visual" recibida es una imagen bidimensional, por lo cual se necesita idear una estrategia que les permita diferenciar entre los objetos y el fondo, y que los dote de la capacidad de evaluar profundidades y distancias (v�ase la figura 24). La disciplina que estudia el desarrollo de este tipo de robots, y de dispositivos con algunas de estas capacidades, se denomina inteligencia artificial.
Figura 23. Existen robots que "aparentan" ser inteligentes, aunque en realidad no lo son.
En los �ltimos a�os, el desarrollo de esta rama de la computaci�n ha cobrado
una particular importancia, y se han logrado grandes avances dentro de este
terreno. Por ejemplo, se han creado programas capaces de hacer jugar ajedrez
a las computadoras. A simple vista, estas m�quinas podr�an ser confundidas con
m�quinas inteligentes, ya que un hombre, para poder jugar, necesita manejar
conceptos abstractos. Sin embargo, estos programas se basan, por lo general,
en el empleo de la llamada "fuerza bruta", esto es, en la evaluaci�n exhaustiva
de todas y cada una de las posibles secuencias de n jugadas, junto con
las posibles respuestas de su rival. Otros algoritmos, m�s eficientes, desechan
algunas de las posibilidades antes de evaluar la secuencia completa, por considerarlas
malas jugadas. En cualquier caso, el c�lculo est� lejos de poder ser calificado
como "inteligente",15 ya
que la computadora suple las capacidades humanas de an�lisis y planeaci�n con
su gran rapidez para evaluar todas las posibilidades.
Hace alg�n tiempo se pens� que se podr�an hacer programas de computadora con los cuales ser�a f�cil ganarle a los mejores jugadores de ajedrez. Sin embargo, despu�s de 30 a�os de trabajo intenso de muchas personas, a�n no se ha podido dise�ar un programa capaz de vencer, sistem�ticamente, a los mejores jugadores. Esto se debe a que para jugar ajedrez se requiere de algo m�s que saber la posici�n de las piezas y las reglas del juego: la habilidad humana para este juego requiere de "intuici�n educada", esto es, de la percepci�n conjunta de un grupo de piezas interrelacionadas, de la existencia de un plan o estrategia a seguir, de la ejecuci�n de jugadas tendientes a llevarlo a cabo, de la anticipaci�n de los movimientos del adversario, etc�tera.
Una estrategia t�pica, com�nmente utilizada en el desarrollo de inteligencia
artificial en computadoras convencionales, es la siguiente: dado un problema
concreto, se proporciona un �rbol de decisiones en el cual se jerarquizan los
diferentes criterios a considerar y quedan definidos expl�citamente cu�les criterios
de evaluaci�n son m�s importantes que otros. Para esto, a cada criterio se le
asigna un peso que intenta reflejar su importancia relativa. Despu�s
se resuelve el problema considerando distintas alternativas y evalu�ndolas cuantitativamente
de acuerdo con este �rbol. Este procedimiento proporciona resultados razonablemente
buenos, pero pobres con respecto al desempe�o de un hombre entrenado en este
tipo de tareas, pues la rapidez y eficacia de su funcionamiento est�n limitadas
por el tipo de mecanismo que las computadoras convencionales utilizan para evaluar
situaciones y para recuperar informaci�n.16
Figura 24. Un robot con capacidad aut�noma de navegaci�n, necesita contar con una estrategia que le permita diferenciar entre los objetos y el fondo, y evaluar profundidades y distancias, para poder as� evadir obst�culos.
En suma, para evaluar situaciones en las cuales intervienen muchos factores tenemos que: i) un hombre capaz y "entrenado" en una cierta tarea es mucho m�s eficiente que las computadoras y ii) para efectuar estas tareas el hombre no utiliza los mismos procedimientos que las computadoras. Creemos que para lograr construir m�quinas cuya eficiencia en estas labores sea comparable con la del hombre, no basta con hacer computadoras m�s grandes, m�s veloces, o m�s econ�micas. Es necesario cambiar el procedimiento utilizado por �stas, y este cambio de procedimiento debe verse reflejado en su arquitectura.
Dado que el hombre es mucho m�s eficiente que las computadoras en la soluci�n de problemas complejos, ofrece un modelo inmejorable a imitar, de ah� que sea importante encontrar las estrategias por �l utilizadas y tratar de imitarlas. Es razonable suponer que si fu�semos capaces de dise�ar una m�quina con arquitectura similar a la del cerebro humano (o de alguna subparte de �ste), �sta ser�a m�s eficiente que las actuales para resolver este tipo de problemas.
En los seres vivos, toda la informaci�n que recibe el sistema nervioso proveniente del exterior es adquirida a trav�s de los �rganos sensoriales. En el ser humano la percepci�n sensorial est� siempre asociada a un proceso cognoscitivo, lo cual significa que no basta con "ver" o escuchar algo, sino que tambi�n hace falta un cierto procesamiento previo de la informaci�n antes de que �sta sea guardada e interpretada.
Existe una diferencia sutil, y muy importante, entre las funciones de "sentir" y "percibir". Nuestros �rganos sensoriales captan las se�ales provenientes del exterior, y las someten a un cierto procesamiento que las convierte en percepciones; es hasta entonces que nosotros nos percatamos de la existencia de esa informaci�n. Dicho en otras palabras, "sentir" es una operaci�n simple a nivel de los sentidos, "percibir" es una funci�n compleja a nivel cerebral. Las figuras 25, 26 y 27 nos muestran tres casos en los cuales una misma se�al de entrada nos puede producir dos percepciones diferentes. Por todo lo que acabamos de mencionar, creemos que si hemos de crear m�quinas inteligentes, es necesario dotarlas de un sistema cognoscitivo, para lo cual es necesario comprender mejor cu�les son los procesos cognoscitivos del hombre, o dise�ar otros procesos artificiales que cumplan este mismo prop�sito, pues en principio podr�an existir problemas para los cuales alguna soluci�n artificial pudiese ser m�s eficiente que las soluciones biol�gicas, o al menos factible de construir desde el punto de vista tecnol�gico.
El tipo de procesamiento que realiza el cerebro humano para transformar las sensaciones en percepciones est� ilustrado por los ejemplos siguientes.
Figura 25. Cuando una imagen observada es ambigua, la imagen que se hace consiente, llamada Gestalt, ser� una de las alternativas disponibles. Aunque se puede cambiar de Gestalt, �nicamente una de las alternativas puede ser observada a un mismo tiempo.
Figura 26. Esta figura nos puede mostrar ya sea a una bella joven o a una vieja desdentada.
Figura 27. Ilustraciones de Gestalt. Pato/ conejo de Jastrow y cubos de Necker.
Las im�genes mentales que almacenamos son copias directas de experiencias reales, las cuales han sido simplificadas y promediadas. Estas im�genes corresponden a estereotipos que han sido el resultado de desechar los detalles no esenciales y promediar con base en las caracter�sticas principales (Figura 28). Por ejemplo, nosotros somos capaces de recordar un gran numero de im�genes: sin embargo, �stas no contienen toda la informaci�n original, sino �nicamente la informaci�n relevante. As� resulta que podemos recordar "perfectamente" bien a una persona y no tener problema alguno para identificarla. Sin embargo, si necesit�ramos hacer una descripci�n detallada, o un dibujo de �sta, con base en la imagen memorizada, muy probablemente ser�amos incapaces de hacerlo, aunque tuvi�semos la habilidad verbal o manual necesarias para hacerlo (Figura 29).
Otro ejemplo interesante es el siguiente: en el centro de nuestro campo visual tenemos una peque�a regi�n "ciega", la cual no puede percibir luz. Sin embargo nosotros subsanamos este problema utilizando la informaci�n proveniente de las zonas vecinas del punto ciego y completando la imagen, de manera que no somos capaces de darnos cuenta de que esta zona existe.
La percepci�n es un trabajo de sintetizaci�n y procesamiento de informaci�n que implica una combinaci�n de elementos simples en un "todo". Las personas perciben casas, �rboles, perros, etc., en vez de percibir puntos, l�neas, colores, texturas, etc., por separado (Figura 30). Tambi�n es necesario establecer una relaci�n entre las im�genes observadas y varios contextos, en diferentes grados de abstracci�n, para hacer una apreciaci�n selectiva.
Figura 28. Esta figura muestra la forma en que nuestra concepci�n de las cosas altera la forma en que las recordamos. A dos sujetos se les mostr�, durante un tiempo breve, el dibujo que se encuentra en la parte superior. Al primero, se le dijo que se trataba de unas gafas, y al segundo, que se trataba de una pesa para hacer ejercicios. Despu�s se les pidi� que repitiesen el dibujo observado. Los resultados se muestran en la parte inferior de la figura.
Figura 29. La figura izquierda nos muestra un reloj, tal como era recordado por un sujeto; mientras que la figura a la derecha muestra una mejor reproducci�n del reloj en la realidad. Las omisiones y distorsiones en la imagen recordada nos muestran que, al mirar el reloj, lo que miramos es la hora ; esto es, �nicamente tomamos la informaci�n que necesitamos.
Otra facultad del hombre es su capacidad para "poner atenci�n" a cierta parte de la informaci�n que se recibe y desechar el resto de �sta. Sin embargo, aun cuando el sujeto est� concentrado en una parte de la informaci�n, tiene la sensaci�n permanente de que el resto del mundo se halla presente en todo momento, aunque no est� dentro de su campo visual. Continuamente recibimos informaci�n a trav�s de nuestros cinco sentidos, y sin embargo s�lo estamos conscientes de una peque�a parte de �sta, esto es, tenemos un mecanismo de filtrado que solamente permite el paso de cierta informaci�n relacionada con cambios abruptos del medio externo: por ejemplo un ruido s�bito o un cambio de temperatura. En general, nosotros podemos desactivar a voluntad ese mecanismo de filtrado y poner atenci�n a ciertos olores, sabores, im�genes, temperatura, presi�n, etc�tera.
En t�rminos f�sicos, podemos decir que las funciones autom�ticas, a las cuales no les prestamos ninguna atenci�n, son funciones que se llevan a cabo en la m�dula espinal. En el momento en que cobramos conciencia de una sensaci�n es porque hemos hecho part�cipe de �sta a nuestro cerebro.
Figura 30. � Qu� tipo de estrategia utilizamos para reconocer en estas l�neas a una bailarina?
Otra importante diferencia entre los hombres y las computadoras es el llamado "sentido com�n". El hombre, en su vida diaria, se enfrenta continuamente a la necesidad de tomar un sinn�mero de decisiones con base en una gran cantidad de informaci�n y opciones alternativas. La mayor�a de estas decisiones son tomadas sin siquiera concederles unos segundos de atenci�n, esto es, de manera autom�tica. Por ejemplo, cuando manejamos un autom�vil, no pensamos continuamente en todas las operaciones que estamos efectuando; esto es, el uso que hacemos del embrague, o de los cambios de velocidades, o el uso de las luces direccionales y el control del volante. Todas �stas son funciones que efectuamos de manera autom�tica.
Existen momentos en los cuales es necesario tomar decisiones m�s importantes o dif�ciles, para lo cual es preciso elegir, en el nivel consciente, entre varias alternativas y razonar expl�citamente la conveniencia de una sobre otra. La mayor parte de las elecciones que el hombre enfrenta a lo largo de su vida las resuelve con base en su sentido com�n, el cual est� formado por un n�mero inmenso de experiencias acumuladas durante su vida. El sentido com�n es de naturaleza cualitativa, en el sentido de que raramente involucra relaciones num�ricas entre conceptos; en cambio, ofrece perspectivas m�ltiples de un problema, a veces de manera simult�nea.
Alguien ha dicho que "el menos com�n de los sentidos es el sentido com�n", refiri�ndose al hecho de que las decisiones personales no siempre son adecuadas seg�n los criterios de otras personas, o de acuerdo con las consecuencias directas de llevarlas a cabo. Estas son otras caracter�sticas importantes del hombre: su manera de razonar es individual y siempre existe la posibilidad de que cometa errores de juicio. Sin embargo, aunque a veces nuestro sentido com�n nos lleva por caminos equivocados, constituye una herramienta fundamental para nuestra supervivencia. Para poder construir computadoras que emulen ciertas capacidades mentales del hombre como el sentido com�n, es de importancia primordial entender de qu� manera se logra la organizaci�n de la informaci�n en el cerebro humano, y conocer la forma en que se lleva a cabo el razonamiento.
En el cap�tulo anterior analizamos de manera comparativa la forma en que se desempe�an las computadoras y los humanos, en cuanto se refiere al acceso a la informaci�n que tienen almacenada. De esta manera, pudimos observar que este proceso tiene caracter�sticas muy diferentes en ambos. Esto nos hace suponer que los mecanismos encargados del almacenamiento de la informaci�n, en computadoras y seres vivos, son por fuerza de car�cter fundamentalmente distinto. M�s adelante veremos que la posibilidad de error es una consecuencia natural de la estructura del cerebro, esto es, es inherente al hombre.
Hasta el momento, una de las diferencias b�sicas que existen entre computadoras y seres humanos tiene que ver con la utilidad pr�ctica del material memorizado. Esta diferencia consiste en que mientras una computadora almacena informaci�n que �nicamente puede ser llamada de manera expl�cita por un programa, el ser humano "aprende". En el hombre, la adquisici�n de nueva informaci�n modifica su comportamiento (o su forma de pensar), en la medida que le aporta nuevos criterios para la toma de decisiones, tanto a nivel consciente como inconsciente. El hombre debe su gran capacidad de adaptaci�n, tambi�n llamada plasticidad, a su habilidad para aprender.
Anteriormente mencionamos que para poder construir m�quinas que tengan ciertas caracter�sticas de inteligencia es necesario el dise�o de arquitecturas radical y conceptualmente diferentes. �sta es la filosof�a presupuesta en el estudio de las llamadas redes neuronales (artificiales). Estas redes constituyen un concepto totalmente nuevo y diferente de la computaci�n, el cual se basa en un modelo simplificado de la manera en que las neuronas se organizan en redes dentro del cerebro. M�s adelante explicaremos en qu� consisten estos modelos.
Las "redes neuronales" (artificiales) se encuentran en sus primeras fases de desarrollo, sin embargo, se ha encontrado que tienen capacidades aut�nomas de aprendizaje, y que la informaci�n que almacenan es recuperable con base en su contenido. Tambi�n se ha observado que estos sistemas pueden "recordar" a partir de informaci�n incompleta o con mucho ruido. Todas �stas son caracter�sticas an�logas a las de la mente humana.
Recientemente ha habido un gran auge de la investigaci�n en redes neuronales y neurocomputadoras, y como consecuencia se han logrado grandes avances de car�cter fundamental. Estos avances comienzan a verse reflejados en el plano tecnol�gico, ya que se empiezan a desarrollar computadoras que funcionan con base en estos principios. En estos momentos ya existen en el mercado algunos programas que operan en computadoras convencionales y que funcionan "imitando" estas nuevas arquitecturas. Estos programas son ejemplos modestos de lo que tendremos en los a�os por venir.
Todo parece indicar que el estudio de este tipo de modelos contribuir� al desarrollo
de los llamados "robots inteligentes". Idealmente, la caracter�stica principal
de estos nuevos robots inteligentes ser�a su alto grado de adaptaci�n, esto
es, exhibir�an un comportamiento que se ajustar�a a las condiciones externas
de una manera apropiada. Para ello ser�a necesario dotarlos de funciones sensoriales
artificiales, y de un sistema para procesar la informaci�n recibida a trav�s
de los "sentidos". Despu�s de procesada, la informaci�n ser�a almacenada, y
de manera paralela esta informaci�n reci�n aprendida modificar�a las respuestas
del robot al medio. Esto es, se pretende lograr construir m�quinas en las cuales
los circuitos mismos aprendan a partir de la experiencia, y que se autoorganicen.
Por el momento, sin embargo, esto es a�n ciencia ficci�n. Pero de eso hablaremos
m�s adelante.
