UNIVERSIDAD YACAMBÚ
MAESTRÍA EN GERENCIA DE LAS FINANZAS Y DE LOS NEGOCIOS

SISTEMAS DE INFORMACIÓN GERENCIAL
FECHA: ABRIL - JUNIO 2007
Prof. Msc. Yaros Pérez
FORO
SISTEMAS DE APOYO A LA TOMA DE DECISIONES
Autor: Antonio Di Zinno
TECNOLOGÍAS DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL EN LOS NEGOCIOS
1.- PERSPECTIVA GENERAL DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL
La inteligencia artificial es un área de la ciencia y la tecnología que se basa en disciplinas como ciencias de la computación, biología, psicología, lingüística, matemáticas e ingeniería. El objetivo de la inteligencia artificial es desarrollar computadoras que simulen la capacidad de pensar, así como de ver, oír, caminar, hablar, y sentir. Un avance importante de la inteligencia artificial es la simulación de las funciones informáticas, que se relacionan normalmente con la inteligencia humana, como el razonamiento, el aprendizaje y la solución de problemas.
Las tecnologías de inteligencia artificial se usan en diversas maneras para mejorar el apoyo en la toma de decisiones que se proporciona a los administradores y profesionales de negocios en muchas empresas. Las aplicaciones basadas en tecnología artificial participan en distribución, y recuperación de información, la minería de datos, el diseño de productos, la manufactura, la inspección, la capacitación, el apoyo a los usuarios, la planeación quirúrgica, la programación de recursos y la administración de recursos complejos.
De hecho las tecnologías de inteligencia artificial pueden ya estar funcionando y proporcionando una ventaja competitiva a cualquiera que programe, planee y distribuya recursos, diseñe nuevos productos, utilice Internet, desarrolle software, sea responsable de la calidad de productos, sea un inversionista profesional, dirija un departamento de tecnología de información, use la tecnología de información u opere cualquier otra capacidad o área.
1.1.- HISTORIA
Los primeros desarrollos en inteligencia artificial
comenzaron a mediados de los años 1950 con el trabajo de Alan Turing, a partir
de lo cual la ciencia ha pasado por diversas situaciones:
El término fue inventado en 1956 por John McCarthy, Marvin Minsky y Claude Shannon en la Conferencia de Darmouth , un congreso en el que se hicieron previsiones triunfalistas a diez años que jamás se cumplieron, lo que provocó el abandono casi total de las investigaciones durante quince años.
En 1980 la historia se repitió con el desafío japonés de la quinta generación de computadoras, que dio lugar al auge de los sistemas expertos pero que no alcanzó muchos de sus objetivos, por lo que este campo sufrió una nueva interrupción en los años noventa.
En la actualidad se está tan lejos de cumplir la prueba de Turing como cuando se formuló: Existirá Inteligencia Artificial cuando no seamos capaces de distinguir entre un ser humano y un programa de computadora en una conversación a ciegas.
Como anécdota, muchos de los investigadores sobre IA sostienen que "la inteligencia es un programa capaz de ser ejecutado independientemente de la máquina que lo ejecute, computador o cerebro".
1.2.- FUNDAMENTOS Y FILOSOFÍA
Como ocurre casi siempre en el caso de una ciencia recién
creada, la inteligencia artificial aborda tantas cuestiones confundibles en un
nivel fundamental y conceptual que, adjunto a lo científico, es necesario hacer
consideraciones desde el punto de vista de la filosofía. Gran parte de esta
ciencia se junta con temas en la filosofía de la mente, pero hay ciertos temas
particulares a la IA. Por ejemplo: ¿En qué consiste la inteligencia? ¿Cómo la
reconoceríamos en un objeto no humano, si la tuviera? ¿Qué sustancia y
organización se requiere? ¿Es posible que una criatura hecha de metal, por
ejemplo, posea una inteligencia comparable a la humana?.
Aunque una criatura no orgánica pudiera solucionar problemas de la misma manera que un humano, ¿tendría o podría tener consciencia y emociones?Suponiendo que podemos hacer robots con una inteligencia comparable a la nuestra, ¿debemos hacerlo?.
Durante más de 2000 años de tradición en filosofía, han ido
surgiendo diversas teorías del razonamiento y del aprendizaje, simultáneamente
con el punto de vista de que la mente se reduce al funcionamiento físico. La
psicología ofrece herramientas que permiten la investigación de la mente humana,
así como un lenguaje científico para expresar las teorías que se van obteniendo.
La lingüística ofrece teorías para la estructura y significado del lenguaje, así
como la ciencia de la computación, de la que se toman las herramientas que
permiten que la Inteligencia Artificial sea una realidad.
Empezó con el nacimiento de Platón en 428 a. C. y con lo que
aprendió de Sócrates. La temática de su obra fue muy diversa: política,
matemática, física, astronomía y diversas ramas de la filosofía. El filósofo
Hubet Dreyfus (1979) afirma que: Bien podría afirmarse que la historia de
la inteligencia artificial comienza en el año 450 a. C., cuando Platón cita un
diálogo en el que Sócrates le pregunta a Eutidemo: "Desearía saber cuál es la
característica de la piedad que hace que una acción se pueda considerar como
pía... y así la observe y me sirva de norma para juzgar tus acciones y las de
otros."
Los filósofos delimitaron las más importantes ideas
relacionadas con la inteligencia artificial, pero para pasar de allí a una
ciencia formal era necesario contar con una formalización matemática en tres
áreas principales: la computación, la lógica y la probabilidad. La idea de
expresar un calculo mediante un algoritmo formal se remota a la época del
Jwarizmi, matemático árabe del siglo IX, con cuyas obras se introdujeron en
Europa los números arábigos y el álgebra.
El hombre se ha aplicado a sí mismo el nombre científico de
homo sapiens como una valoración de la trascendencia de nuestras habilidades
mentales tanto para nuestra vida cotidiana como para nuestro propio sentido de
identidad. Los esfuerzos del campo de la inteligencia artificial se enfocan en
lograr la compresión de entidades inteligentes. Una de las razones de su estudio
es el aprender más de nosotros mismo. A diferencia de la filosofía y de la
psicología, que también se ocupan de la inteligencia, los esfuerzos de la
Inteligencia Artificial están encaminados tanto a la construcción de entidades
como a su compresión. Otra razón por la cual se estudia la Inteligencia
Artificial es debido a que las entidades inteligentes así construidas son
inteligencia Artificial ha sido posible crear diversos productos de
trascendencia y sorprendentes. Nadie podría pronosticar con toda precisión lo
que se podría esperar en el futuro, es evidente que las computadoras que posean
una inteligencia a nivel humano tendrán repercusiones muy importantes en nuestra
vida diaria así como el devenir de la civilización.
El problema que aborda la inteligencia artificial es uno de
los más complejos: ¿Cómo es posible que un diminuto y lento cerebro, sea
biológico o electrónico, tenga capacidad de percibir, comprender, predecir y
manipular un mundo que en tamaño y complejidad lo excede con creces?, pero a
diferencia de la investigación en torno al desplazamiento mayor que la velocidad
de la luz o de un dispositivo antigravitatorio, el investigador del campo de la
inteligencia artificial cuenta con pruebas contundentes de que tal búsqueda es
totalmente factible.
La inteligencia artificial permite al hombre emular en las
máquinas el comportamiento humano, tomando como base el cerebro y su
funcionamiento, de manera tal que se pueda alcanzar cierto razonamiento.
1.3.- DOMINIOS DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL
Los principales dominios de la investigación y desarrollo de la inteligencia artificial son las aplicaciones de ciencia cognitiva, de robótica y de interfaces naturales. Se revisará brevemente cada una de estas áreas y algunas de las tecnologías actuales.
1.1.1.- Ciencia Cognitiva. Esta área de la inteligencia artificial se basa en la investigación realizada en biología, neurología, psicología, matemáticas y muchas disciplinas relacionadas. Se centra en la investigación del funcionamiento del cerebro humano y de cómo los humanos piensan y aprenden. Los resultados de esta investigación sobre el procesamiento humano de la información constituyen la base para el desarrollo de diversas aplicaciones de inteligencia artificial basadas en computadoras.
Las aplicaciones de la inteligencia artificial en el área de ciencia cognitiva incluyen el desarrollo de sistemas expertos y otros sistemas basados en el conocimiento que agregan una base de conocimientos y cierta capacidad de razonamiento a los sistemas de información. También están incluidos los sistemas de aprendizaje adaptativo que modifican sus comportamientos en base en la información que adquieren a medida que operan. Los sistemas de lógica difusa procesan información incompleta o ambigua, es decir, información difusa. De este modo, pueden resolver problemas semiestructurados con un conocimiento incompleto mediante el desarrollo de inferencias y respuestas aproximadas, como lo hacen los seres humanos. El software de redes neuronales aprende por medio del procesamiento de problemas muestras y de sus soluciones. A medida que las redes neuronales comienzan a reconocer patrones, empiezan a programarse a sí mismas para resolver estos problemas por sí solas. El software de algoritmos genéticos utilizan funciones darwinianas (la supervivencia del más apto), aleatorización y otra funciones matemáticas para simular procesos evolutivos que generan soluciones cada vez mejores para los problemas. Por último los algoritmos inteligentes utilizan sistemas expertos y otras tecnologías de inteligencia artificial para actuar como reemplazos de software en diversas aplicaciones para usuarios finales.
1.1.2.- Robótica. La inteligencia artificial, la ingeniería y la fisiología son las disciplinas básicas de la robótica. Esta tecnología construye máquinas robóticas con inteligencia informática y capacidades físicas semejantes a las humanas, controladas por computadoras. Así, esta área incluye aplicaciones diseñadas para proporcionar los robots los poderes de visión o percepción visual, tacto o capacidades táctiles, destrezas o habilidades de manejo y manipulación, locomoción o habilidad física para desplazase sobre cualquier terreno y navegación o la inteligencia para encontrar de manera apropiada el camino hacia un destino.
1.1.3.- Interfases naturales. El desarrollo de interfases naturales es considerado como una de las áreas principales de las aplicaciones de la inteligencia artificial y es fundamental para que los seres humanos utilicen las computadoras de manera natural. Por ejemplo, el desarrollo de lenguajes naturales y de reconocimiento de voz son avances importantes en el área de inteligencia artificial. Otras aplicaciones de investigación de interfaces naturales incluyen el desarrollo de dispositivos multisensoriales que utilizan diversos movimientos corporales para operar las computadoras. Éstos se relacionan con el área de aplicaciones emergentes de la realidad virtual. La realidad virtual implica el uso de interfaces multisensoriales humano-computadora que permiten a los usuarios humanos experimentar objetos, espacios, actividades, y "mundos" simulados por computadora como si existieran en realidad.
1.4.- LIMITACIONES FÍSICAS Y ESPACIOS TEMPORALES
El concepto de IA es aún demasiado difuso.
Contextualizando, y teniendo en cuenta un punto de vista científico podríamos
englobar a esta ciencia como la encargada de imitar a una persona, y no por
fuera en su cuerpo, sino imitar al cerebro, en todas las funciones posibles,
existentes en el humano o inventadas sobre el desarrollo de la máquina
inteligente.
Así, aplicando literalmente la definición de Inteligencia
Artificial, no cabe otra posibilidad que pensar en máquinas inteligentes, es
decir, sin emociones que obstaculicen encontrar la mejor solución a un problema
dado. Debemos pensar en dispositivos artificiales capaces de concluir miles de
premisas a partir de otras premisas dadas, sin que ningún tipo de emoción tenga
opción de sobrevivir.
En esta línea, hay que saber que ya existen sistemas
inteligentes. Capaces de tomar decisiones acertadas.
Sin embargo, el concepto de IA que la mayoría de las personas
podemos hacernos es muy distinto al descrito anteriormente, pues lo que
realmente nos gustaría, lo que produciría curiosidad experimental, es un
dispositivo con emociones.
Y aquí es donde finaliza el campo científico y comienza todo
un conjunto de teorías, avisos, discusiones y toda forma expresiva de conflictos
intelectuales entre semejantes por vaticinar lo que podría o no ocurrir si
existiesen máquinas emocionales.
Aquí finaliza la ciencia porque, hoy por hoy, no existe red
neuro-electrónica, o sistema informático, capaz de desarrollar emociones, pues
la naturaleza, el origen de las emociones fue la supervivencia de la especie. Y
dotar a una máquina de instinto de supervivencia sería tan irracional como
imposible, pues el instinto de supervivencia está impreso en cada célula del
cuerpo humano, o cualquier ser vivo (pues una planta tiene dicho instinto capaz
de hacerla crecer buscando el Sol, por ejemplo).
Sí podría ser posible utilizar el instinto de las células
junto a una Inteligencia Artificial, perfectamente conectadas y capaces de
colaborar entre sí para lograr algo parecido a un humanoide. Pero estos no son
años de estos temas, simplemente por el avance tecnológico que vivimos en el
presente espacio-tiempo.
Además habría que añadir el concepto de heurística. Dicho
concepto, se basa en la búsqueda de un camino a seguir para llegar a una
solución, la heurística son las decisiones tomadas en dicho camino y las razones
de ello. Así si pretendemos "implementar" la inteligencia nos basaremos en un
conocimiento previo, pues hasta el momento la I.A. se basa todo en conocimiento
humano, no conocimiento desarrollado, y llegaremos al objetivo deseado.
2.- SISTEMAS EXPERTOS
Una de las aplicaciones más prácticas y ampliamente implementadas de la inteligencia artificial en los negocios es el desarrollo de sistemas expertos y otros sistemas de información artificial en los negocios es el desarrollo de sistemas expertos y otros sistemas de información basados en conocimiento. Un sistema de información basado en el conocimiento (KBIS, siglas del término Knowledge-Based Information System) agrega una base de conocimiento a los componentes principales que se encuentran en otros tipos sistemas de información basados en computadoras. Un sistema experto es un sistema de información basado en el conocimiento que usa su conocimiento de un área de aplicación compleja y específica a fin de actuar como un consultor experto para los usuarios finales. Los sistemas expertos proporcionan respuestas a preguntas sobre un área problemática muy específica al hacer inferencias semejantes a las humanas sobre el conocimiento contenido en una base de conocimientos especializados. Además de tener la capacidad de explicar a un usuario su proceso de razonamiento y conclusiones. Así, los mismos sistemas expertos proporcionan apoyo a la toma de decisiones a los usuarios finales en la forma de consejo de un consultor experto acerca de un área problemática específica.
2.1.- HISTORIA DE LOS SISTEMAS EXPERTOS
Sus inicios datan a mediados de los años sesenta. Durante
esta década los investigadores Alan Newell y Herbert Simon desarrollaron un
programa llamado GPS (General Problem Solver; solucionador general de
problemas). Podía trabajar con criptoaritmética, con las torres de Hanoi y con
otros problemas similares. Lo que no podía hacer el GPS era resolver problemas
del mundo real, tales como un diagnóstico médico.
Algunos investigadores decidieron entonces cambiar por
completo el enfoque del problema restringiendo su ambición a un dominio
específico e intentando simular el razonamiento de un experto humano. En vez de
dedicarse a computarizar la inteligencia general, se centraron en dominios de
conocimiento muy concretos. De esta manera nacieron los SE.
A partir de 1965, un equipo dirigido por Edward Feigenbaum,
comenzó a desarrollar SE utilizando bases de conocimiento definidas
minuciosamente. Dos años más tarde se construye DENDRAL, el cual es considerado
como el primer SE. La ficción de dicho SE era identificar estructuras químicas
moleculares a partir de su análisis espectrográfico.
En la década de los setenta se desarrolló MYCIN para consulta
y diagnóstico de infecciones de la sangre. Este sistema introdujo nuevas
características: utilización de conocimiento impreciso para razonar y
posibilidad de explicar el proceso de razonamiento. Lo más importante es que
funcionaba de manera correcta, dando conclusiones análogas a las que un ser
humano daría tras largos años de experiencia. En MYCIN aparecen claramente
diferenciados motor de inferencia y base de conocimientos. Al separar esas dos
partes, se puede considerar el motor de inferencias aisladamente. Esto da como
resultado un sistema vacío o shell (concha). Así surgió EMYCIN (MYCIN Esencial)
con el que se construyó SACON, utilizado para estructuras de ingeniería, PUFF
para estudiar la función pulmonar y GUIDON para elegir tratamientos
terapéuticos.
En esa época se desarrollaron también: HERSAY, que intentaba
identificar la palabra hablada, y PROSPECTOR, utilizado para hallar yacimientos
de minerales. De este último derivó el shell KAS (Knowledge Adquisition System).
En la década de los ochenta se ponen de moda los SE,
numerosas empresas de alta tecnología investigan en este área de la inteligencia
artificial, desarrollando SE para su comercialización. Se llega a la conclusión
de que el éxito de un SE depende casi exclusivamente de la calidad de su base de
conocimiento. El inconveniente es que codificar la pericia de un experto humano
puede resultar difícil, largo y laborioso.
Un ejemplo de SE moderno es CASHVALUE, que evalúa proyectos
de inversión y VATIA, que asesora acerca del impuesto sobre el valor añadido o
IVA.
2.2.- COMPONENTES DE UN SISTEMA EXPERTO
Los componentes de un sistema experto incluyen una base de conocimientos y módulos de software que realizan inferencias sobre el conocimiento incluido en la base de conocimiento y comunican las respuestas a preguntas de un usuario. Se hace hincapié en los siguientes componentes:
Base de conocimientos: La base de conocimientos de un sistema experto contiene: primero, hechos sobre un tema específico (por ejemplo, Juan es analista) y segundo, heurística (reglas empíricas) que expresan los procedimientos de razonamiento de un experto sobre el tema (por ejemplo: si Juan es analista, entonces, necesita una estación de trabajo). Ese conocimiento se expresa de muchas formas en los sistemas expertos. Como ejemplo están los métodos de representación del conocimiento basados en reglas, basados en marcos, basados en objetos, y basados en casos.
Recursos del software: Un paquete de software de sistemas experto contiene un motor de inferencia y otros programas para depurar el conocimiento y comunicarse con los usuarios. El programa del motor de inferencia procesa el conocimiento (como reglas en hechos) relacionado con el problema específico. Después, realiza asociaciones e inferencias, lo que produce cursos de acción recomendados para un usuario.. También se necesitan programas de interfases de usuario para comunicarse con los usuarios finales, además de un programa de explicación para esclarecer el proceso de razonamiento a un usuario si lo solicita. Los programas de adquisición de conocimientos no forman parte de un sistema experto, sino que son herramientas de software para el desarrollo de bases de conocimientos, como los expertos de desarrollo de sistemas expertos, que utilizan para desarrollar sistemas expertos.
2.3.- TIPOS DE SISTEMAS EXPERTOS
Principalmente existen tres tipos de sistemas expertos:
Basados en reglas.
Basados en casos o CBR (Case Based Reasoning).
Basados en redes bayesianas.
En cada uno de ellos, la solución a un problema planteado se obtiene:
Aplicando reglas heurísticas apoyadas generalmente en lógica difusa para su evaluación y aplicación.
Aplicando el razonamiento basado en casos, donde la solución a un problema similar planteado con anterioridad se adapta al nuevo problema.
Aplicando redes bayesianas, basadas en estadística y el teorema de Bayes.
2.4.- APLICACIONES DE LOS SISTEMAS EXPERTOS
El uso de un sistema experto implica una sesión interactiva basada en computadora en la que se explora la solución a un problema y el sistema experto actúa como consultor para un usuario final. El sistema experto plantea preguntas al usuario, busca hechos, reglas u otros conocimientos en su base de conocimientos, explica su proceso de razonamiento cuando se le pide y proporciona consejo experto al usuario en el tema que explora.
Los sistemas expertos se utilizan para tipos muy diferentes de aplicaciones y se espera que la variedad de aplicaciones siga en aumento. Sin embargo, debemos reconocer que, por lo general, los sistemas expertos tienen uno o más usos genéricos. Los sistemas expertos se usan en diversas áreas como la ingeniería , medicina, ciencias físicas y los negocios. Hoy por hoy, los sistemas expertos ayudan a diagnosticar enfermedades, buscar minerales, analizar compuestos, recomendar reparaciones y realizar la planeación financiera. De esta forma, desde un punto de vista de negocios estratégicos, los sistemas expertos se usan para mejorar cada etapa del ciclo de productos de una empresa, desde encontrar clientes hasta enviar productos y proporcionar servicio al cliente.
2.5.- BENEFICIOS DE LOS SISTEMAS EXPERTOS
Un sistema experto captura la experiencia profesional de un experto o grupo de expertos en un sistema de información basado en computadoras. Por lo tanto, tiene la capacidad de superar a un experto humano en muchas situaciones problemáticas. Eso se debe a que un sistema experto es más rápido y más constante, puede tener el conocimiento de varios expertos y no se cansa y no se distrae debido a la sobrecarga de trabajo o tensión. Los sistemas expertos también ayudan a conservar y reproducir el conocimiento de los expertos. Permiten que una empresa conserve la destreza de un experto antes de que éste abandone la organización. Entonces, esta experiencia profesional se puede compartir al reproducir el software y la base de conocimientos del sistema experto.
2.6.- LIMITACIONES DE LOS SISTEMAS EXPERTOS
Las principales limitaciones de los sistemas expertos surgen de su enfoque limitado, incapacidad para aprender, problemas de mantenimiento y costo de desarrollo. Los sistemas expertos sobresalen sólo en la solución de tipos específicos de problemas de un dominio limitado de conocimientos. Fracasan rotundamente en la solución de problemas que requieren una base amplia de conocimientos y en la solución de problemas subjetivos. Dan buenos resultados con tipos específicos de tareas operativas o analíticas, pero fallan en la toma de decisiones administrativas subjetivas.
Además, puede ser difícil y costoso desarrollar y mantener sistemas expertos en forma apropiada. Los costos de ingenieros del conocimiento, el tiempo experto perdido y los recursos de hardware y software pueden ser demasiados altos para compensar los beneficios que se esperan de algunas aplicaciones. Además, los sistemas expertos no pueden mantenerse a sí mismos, es decir, no pueden aprender de la experiencia, sino que se les debe enseñar nuevos conocimientos y deben modificarse conforme se necesiten nuevas destrezas para ajustarse a los desarrollos en áreas específicas.
2.7.- ARQUITECTURA BÁSICA DE LOS SISTEMAS EXPERTOS
Base de conocimientos. Es la parte del sistema experto que contiene el conocimiento sobre el dominio. hay que obtener el conocimiento del experto y codificarlo en la base de conocimientos. Una forma clásica de representar el conocimiento en un sistema experto son lar reglas. Una regla es una estructura condicional que relaciona lógicamente la información contenida en la parte del antecedente con otra información contenida en la parte del consecuente.
Base de hechos (Memoria de trabajo). Contiene los hechos sobre un problema que se han descubierto durante una consulta. Durante una consulta con el sistema experto, el usuario introduce la información del problema actual en la base de hechos. El sistema empareja esta información con el conocimiento disponible en la base de conocimientos para deducir nuevos hechos.
Motor de inferencia. El sistema experto modela el proceso de razonamiento humano con un módulo conocido como el motor de inferencia. Dicho motor de inferencia trabaja con la información contenida en la base de conocimientos y la base de hechos para deducir nuevos hechos. Contrasta los hechos particulares de la base de hechos con el conocimiento contenido en la base de conocimientos para obtener conclusiones acerca del problema.
Subsistema de explicación. Una característica de los sistemas expertos es su habilidad para explicar su razonamiento. Usando el módulo del subsistema de explicación, un sistema experto puede proporcionar una explicación al usuario de por qué está haciendo una pregunta y cómo ha llegado a una conclusión. Este módulo proporciona beneficios tanto al diseñador del sistema como al usuario. El diseñador puede usarlo para detectar errores y el usuario se beneficia de la transparencia del sistema.
Interfaz de usuario. La interacción entre un sistema experto y un usuario se realiza en lenguaje natural. También es altamente interactiva y sigue el patrón de la conversación entre seres humanos. Para conducir este proceso de manera aceptable para el usuario es especialmente importante el diseño del interfaz de usuario. Un requerimiento básico del interfaz es la habilidad de hacer preguntas. Para obtener información fiable del usuario hay que poner especial cuidado en el diseño de las cuestiones. Esto puede requerir diseñar el interfaz usando menús o gráficos.
2.8.- TAREAS QUE EJECUTA UN SISTEMA EXPERTO
2.8.1.- Monitorización
La monitorización es un caso particular de la interpretación,
y consiste en la comparación continua de los valores de las señales o datos de
entrada y unos valores que actúan como criterios de normalidad o estándares. En
el campo del mantenimiento predictivo los Sistemas Expertos se utilizan
fundamentalmente como herramientas de diagnóstico. Se trata de que el programa
pueda determinar en cada momento el estado de funcionamiento de sistemas
complejos, anticipándose a los posibles incidentes que pudieran acontecer. Así,
usando un modelo computacional del razonamiento de un experto humano,
proporciona los mismos resultados que alcanzaría dicho experto.
2.8.2.-Diseño
Diseño es el proceso de especificar una descripción de un
artefacto que satisface varias características desde un número de fuentes de
conocimiento. El diseño se concibe de distintas formas:
El diseño en ingeniería es el uso de principios científicos, información técnica e imaginación en la definición de una estructura mecánica, máquina o sistema que ejecute funciones específicas con el máximo de economía y eficiencia.
El diseño industrial busca rectificar las omisiones de la ingeniería, es un intento consciente de traer forma y orden visual a la ingeniería de hardware donde la tecnología no provee estas características.
Los sistemas expertos en diseño ven
este proceso como un problema de búsqueda de una solución óptima o adecuada. Las
soluciones alternas pueden ser conocidas de antemano o se pueden generar
automáticamente probándose distintos diseños para verificar cuáles de ellos
cumplen los requerimientos solicitados por el usuario, ésta técnica es llamada
“generación y prueba”, por lo tanto estos sistemas expertos son llamados de
selección. En áreas de aplicación, la prueba se termina cuando se encuentra la
primera solución; sin embargo, existen problemas más complejos en los que el
objetivo es encontrar la solución más óptima.
2.8.3.- Planificación
La planificación es la realización de planes o secuencias de
acciones y es un caso particular de la simulación. Está compuesto por un
simulador y un sistema de control. El efecto final es la ordenación de un
conjunto de acciones con el fin de conseguir un objetivo global.
Los problemas que presentan la planificación mediante
sistemas expertos son los siguientes:
Existen consecuencias no previsibles, de forma que hay que explorar y explicar varios planes.
Existen muchas consideraciones que deben ser valoradas o incluirles un factor de peso.
Suelen existir interacciones entre planes de subobjetivos diversos, por lo que deben elegirse soluciones de compromiso.
Trabajo frecuente con incertidumbre, pues la mayoría de los datos con los que se trabaja son más o menos probables pero no seguros.
Es necesario hacer uso de fuentes diversas tales como bases de datos.
2.8.4.- Control
Un sistema de control participa en la realización de las
tareas de interpretación, diagnóstico y reparación de forma secuencial. Con ello
se consigue conducir o guiar un proceso o sistema. Los sistemas de control son
complejos debido al número de funciones que deben manejar y el gran número de
factores que deben considerar; esta complejidad creciente es otra de las razones
que apuntan al uso del conocimiento, y por tanto de los sistemas expertos.
Cabe aclarar que los sistemas de control pueden ser en lazo
abierto, si en el mismo la realimentación o el paso de un proceso a otro lo
realiza el operador, o en lazo cerrado si no tiene que intervenir el operador en
ninguna parte del mismo. Reparación, correcta o terapia.
La reparación, corrección, terapia o tratamiento consiste en
la proposición de las acciones correctoras necesarias para la resolución de un
problema. Los sistemas expertos en reparación tienen que cumplir diversos
objetivos, como son: Reparación lo más rápida y económicamente posible. Orden de
las reparaciones cuando hay que realizar varias. Evitar los efectos secundarios
de la reparación, es decir la aparición de nuevas averías por la reparación.
2.8.5.- Simulación
La simulación es una técnica consistente en crear modelos
basados en hechos, observaciones e interpretaciones, sobre la computadora, a fin
de estudiar el comportamiento de los mismos mediante la observación de las
salidas para un conjunto de entradas. Las técnicas tradicionales de simulación
requieren modelos matemáticos y lógicos que describen el comportamiento del
sistema bajo estudio.
El empleo de los sistemas expertos para la simulación viene
motivado por la principal característica de los sistemas expertos que es su
capacidad para la simulación del comportamiento de un experto humano, que es un
proceso complejo.
En la aplicación de los sistemas expertos para simulación hay
que diferenciar cinco configuraciones posibles:
Un sistemas expertos puede disponer de un simulador con el fin de comprobar las soluciones y en su caso rectificar el proceso que sigue.
Un sistema de simulación puede contener como parte del mismo a un sistema experto y por lo tanto el sistema experto no tiene que ser necesariamente de simulación.
Un sistema experto puede controlar un proceso de simulación, es decir que el modelo está en la base de conocimiento del sistema experto y su evolución es función de la base de hechos, la base de conocimientos y el motor de inferencia, y no de un conjunto de ecuaciones aritmético – lógicas.
Un sistema experto puede utilizarse como consejero del usuario y del sistema de simulación.
Un sistema experto puede utilizarse como máscara o sistema frontal de un simulador con el fin de que el usuario reciba explicación y justificación de los procesos.
2.8.6.- Instrucción
Un sistema de instrucción realizara un seguimiento del
proceso de aprendizaje. El sistema detecta errores ya sea de una persona con
conocimientos e identifica el remedio adecuado, es decir, desarrolla un plan de
enseñanza que facilita el proceso de aprendizaje y la corrección de errores.
Recuperación de información.
Los sistemas expertos, con su capacidad para combinar
información y reglas de actuación, han sido vistos como una de las posibles
soluciones al tratamiento y recuperación de información, no sólo documental. La
década de 1980 fue prolija en investigación y publicaciones sobre experimentos
de este orden, interés que continua en la actualidad.
Lo que diferencia a estos sistemas de un sistema tradicional de recuperación de
información es que éstos últimos sólo son capaces de recuperar lo que existe
explícitamente, mientras que un sistema experto debe ser capaz de generar
información no explícita, razonando con los elementos que se le dan. Pero la
capacidad de los sistemas expertos en el ámbito de la recuperación de la
información no se limita a la recuperación. Pueden utilizarse para ayudar al
usuario, en selección de recursos de información, en filtrado de respuestas,
etc. Un sistema experto puede actuar como un intermediario inteligente que guía
y apoya el trabajo del usuario final.
2.9.- DESARROLLO DE SISTEMAS EXPERTOS
La manera más fácil de desarrollar un sistema experto es usar un entorno de desarrollo de sistemas expertos como herramienta de desarrollo. Un entorno de desarrollo de sistemas expertos es un paquete de software que consiste en un sistema experto sin su módulo central, es decir, su base de conocimientos. Esto deja un entorno de desarrollo de software (el motor de inferencia y programas de interfases de usuario) con elaboración de inferencias genéricas y capacidades de interfase de usuario. Otras herramientas de desarrollo ( como los editores de reglas y generadores de interfases de usuario) se agregan para convertir el entorno de desarrollo en una poderosa herramienta de desarrollo de sistemas expertos.
Los entornos de desarrollo de sistema expertos están ahora disponibles como paquetes de software con un costo relativamente bajo que ayudan a los usuarios a desarrollar sus propios sistemas expertos en microcomputadores. Permiten que usuarios capacitados desarrollen la base de conocimientos para una aplicación específica de sistemas expertos. Por ejemplo, un entorno de desarrollo utiliza un formato de hoja de cálculo para ayudar a los usuarios finales a desarrollar reglas del tipo SI_ENTONCES y genera de forma automática reglas basadas en ejemplos suministrados por el usuario. Una vez que se construye una base de conocimientos, ésta se utiliza junto con el motor de inferencia del entorno de desarrollo y módulos de interfases de usuario como un sistema experto completo acerca de un tema específico. Otras herramientas de software pueden requerir un especialista en tecnología de información para desarrollo de sistemas expertos.
2.10.- INGENIERÍA DEL CONOCIMIENTO
Un ingeniero del conocimiento es un profesional que trabaja con expertos para capturar el conocimiento (hechos y reglas empíricas) que éstos poseen. El ingeniero de conocimientos construye entonces la base de conocimientos ( y el resto del sistema experto si es necesario), mediante un proceso iterativo de producción de prototipos hasta que el sistema experto es aceptable. Así los ingenieros de conocimiento desempeñan una función similar a la que ejercen los analistas de sistemas en el desarrollo de sistemas de información convencionales.
Una vez que se tomó la decisión de desarrollar un sistema experto, se puede integrar un equipo de uno o más expertos en un tema y un ingeniero en conocimiento. O los expertos adiestrados en el uso de entornos de desarrollo de sistemas expertos podrían desarrollar sus propios sistemas expertos. Si se utiliza un entorno de desarrollo, se pueden definir hechos y reglas empíricas referentes a un tema específico e introducirlos en una base de conocimientos con la ayuda de un editor de reglas u otras herramientas de adquisición de conocimientos. Entonces, se construye, prueba y evalúa un prototipo limitado en funciones de la base conocimiento mediante el motor de inferencia y los programas de interfases de usuario del entorno de desarrollo. El ingeniero de conocimiento y los expertos en el tema pueden modificar a base de conocimiento, luego volver a probar el sistema y evaluar los resultados. Este proceso se repite hasta que la base de conocimientos y el entorno de desarrollo dan como resultado un sistema experto aceptable.
DINÁMICAS
1.- VERDADERO Y FALSO
A continuación, se presentan una serie de afirmaciones a las cuales usted deberá indicar y responder si las mismas son verdaderas o falsas. Para dar su respuesta coloque una V, si es verdadero o F si el Falso.
| AFIRMACIONES | INDIQUE V O F |
| 1.- Las principales limitaciones de los sistemas expertos surgen de su enfoque limitado, incapacidad para aprender, problemas de mantenimiento y costo de desarrollo. | |
| 2.- La inteligencia artificial es un área de la ciencia y la tecnología que se basa en disciplinas como ciencias de la computación, biología, psicología, lingüística, matemáticas e ingeniería. El objetivo de la inteligencia artificial es desarrollar un cerebro sintético que reproduzca y sustituya la capacidad de pensar, así como de ver, oír, caminar, hablar, y sentir de los seres humanos. |
2.- SELECCIÓN SIMPLE
A continuación, se presentan una serie de definiciones del tema, donde el participante deberá seleccionar de las frases indicadas, cual es que corresponde o guarda relación con lo mencionado.
1.- La arquitectura básica de un sistema experto esta compuesta por:
a.- Base de conocimientos, base de hechos, motor de inferencia, subsistema de explicación, interfaz de usuario.
b.- Base de conocimientos, base de hechos, motor de búsqueda de conocimiento, interfaz de usuario, subsistema de explicación.
c.- Base de hechos, bases de inferencia, motor de búsqueda de conocimiento, interfaz de usuario, subsistema de interpretación.
d.- Base de hechos, subsistema de entrada de conocimiento, subsistema de salida de datos, motor de inferencia, interfaz de usuario.
2.- Técnica consistente en crear modelos basados en hechos, observaciones e interpretaciones, sobre la computadora, a fin de estudiar el comportamiento de los mismos mediante la observación de las salidas para un conjunto de entradas, y que forma parte de una de las tareas que realiza los sistema expertos.
a.- Motorización.
b.- Evaluación de escenarios marco.
c.- Simulación.
d.- Planificación.
e.- Inferencia estadística.
3.- COMPLETACIÓN
A continuación, se presentan una serie de comentarios, donde se a omitido parte del texto. El participante deberá seleccionar de las frases indicadas, cual es la correspondiente al texto omitido en el comentario.
1.- El desarrollo de interfases naturales es considerado como una de las áreas principales de las aplicaciones de la _________________ y es fundamental para que los seres humanos utilicen las _______________ de manera natural. Por ejemplo, el desarrollo de lenguajes naturales y de reconocimiento de voz son avances importantes en el área de inteligencia artificial.
2.- Los sistemas expertos se utilizan para tipos muy diferentes de aplicaciones y se espera que la variedad de aplicaciones siga en aumento. Sin embargo, debemos reconocer que, por lo general, los ____________________ tienen uno o más usos genéricos. Los sistemas expertos se usan en diversas áreas como la ingeniería , medicina, ciencias físicas y los negocios. Hoy por hoy, los sistemas expertos ayudan a diagnosticar enfermedades, buscar minerales, analizar compuestos, recomendar reparaciones y realizar la ______________. De esta forma, desde un punto de vista de negocios estratégicos, los sistemas expertos se usan para mejorar cada etapa del ciclo de productos de una empresa, desde encontrar clientes hasta enviar productos y proporcionar ___________________.
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Ultima revisión: Mayo 2007
