Propósitos Inteligencia Artificialturing.iimas.unam.mx/~luis/papers/Inteligencia_Artificial.pdf · Elementos de la inteligencia humana: Piaget Sistemas de representación e inferencia

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Inteligencia ArtificialInteligencia Artificialyy

La La ReReinversión Copernicanainversión Copernicana

Dr. Luis Alberto Pineda Cortés

Abril, 2004

Luis A. Pineda, IIMAS, UNAM, 2004

Propósitos...Propósitos...

� ¿Qué es la Inteligencia Artificial?

� ¿Cómo se ubica en el mapa del conocimiento humano?


ContenidoContenido� La prueba de Turing

� Elementos de la inteligencia humana: Piaget

� Sistemas de representación e inferencia en la IA

� El pensamiento creativo

� Las aplicaciones de la IA

� La Reinversión Copernicana









La prueba de TuringLa prueba de Turing

Alan Turing, Computing machinery and

Intelligence, Mind, Octubre, 1950, 59:433-460

¿Pueden las máquinas pensar?¿Pueden las máquinas pensar?


El juego de la adivinaciónEl juego de la adivinación

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El juego de la adivinaciónEl juego de la adivinación


El programa de investigaciónEl programa de investigación

� El problema es programar la “máquina niño”, y que lo demás lo aprenda por experiencia

� El experimentador: El método evolutivo� Las heurísticas� ¿Por dónde empezar?

– Ajedrez– Comprensión del lenguaje natural


Las objeciones...Las objeciones...� Refutadas:

– La teológica– El miedo– La matemática– El argumento de la consciencia– El argumento de las “actitudes humanas”– El determinismo– El argumento de la “continuidad” del sistema nervioso– El argumento de la conducta informal– El argumento de la percepción extrasensorial

� ¡Pero la computadora no tiene cuerpo!Luis A. Pineda, IIMAS, UNAM, 2004








La inteligenciaLa inteligencia� Toda acción:

– Movimiento– Pensamiento– Sentimiento

es una respuesta a una necesidad� Toda necesidad es la expresión de un desequilibrio

interno o externo� Toda acción tiende a:

– Reestablecer el equilibrio del sistema– Llevar al sistema como un todo a un equilibrio

más estableLuis A. Pineda, IIMAS, UNAM, 2004

El desarrollo mentalEl desarrollo mental� El recien nacido:

– Conductas instintivas

– Costumbres perceptuales y motoras

– La inteligencia práctica

� La infancia de los dos a los siete años:

– La aparición del lenguaje

– La sociabilización de la acción

– La génesis del pensamiento

– La intuición

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El desarrollo mentalEl desarrollo mental

� La infancia de los siete a los doce años:

– Las operaciones y el pensamiento concreto

� La adolecencia:

– La generalización y la creación de los sistemas

– El pensamiento abstracto


El bebeEl bebe� Los instintos: Una realidad que puede ser chupada

� Las costumbres perceptuales y motoras: – Seguir un objeto con la vista

– Agarrar un objeto

� Inteligencia práctica:– Medio: seguir un objeto con la vista

– Medio: usar un bastón para alcanzar el objeto

– Fin: agarrar un objeto


El bebeEl bebe� Riqueza de esquemas de acción, perceptuales y

motores, dirigidos hacia el mundo exterior

� Esquemas principales:– Objeto individual

– Espacio: relaciones entre objetos

– Tiempo: series de posiciones

– Causalidad: seriación entre la acción y el cambios de las relaciones espaciales

� Surge el “yo espacial”


La primera infanciaLa primera infancia(entre los 2 y los 7 años)(entre los 2 y los 7 años)

� La aparición del lenguaje:

– La sociabilización de la acción

– La interiorización del lenguaje:� La aparición del símbolo

� La génesis del pensamiento

– La interiorización de la acción: � La intuición


El lenguaje esquemáticoEl lenguaje esquemático� Relaciones de subordinación al adulto:

– El lenguaje de dar y cumplir órdenes y consignas

� Hechos de intercambio– Lenguaje de la acción material directa

– Las reglas del juego

� El soliloquio– Lenguaje egocéntrico (en voz alta)

– Ayudante de la acción inmediata


La primera infanciaLa primera infancia(entre los 2 y los 7 años)(entre los 2 y los 7 años)

� La intuición: esquemas de acción interiorizados

– Intuición global

– Intuición estructurada

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El esquema de las canicasEl esquema de las canicas

� ¡Pon tantas canicas rojas como quieras!


El esquema de las canicasEl esquema de las canicas

� ¡Pon tantas canicas rojas como quieras!


El esquema de las canicasEl esquema de las canicas(entre 4 y 5 años)(entre 4 y 5 años)

� Pon tantas canicas rojas como quieras:


El esquema de las canicasEl esquema de las canicas(entre 4 y 5 años)(entre 4 y 5 años)

�La cantidad depende del espacio ocupado

– Se toman en cuenta las cualidades globales de la colección

– No hay análisis de las relaciones


El esquema de las canicasEl esquema de las canicas(de los 5 a los 6 años)(de los 5 a los 6 años)

� Pon tantas canicas rojas como quieras:



� ¿Son iguales?

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� No... hay más rojas!



� ¿Son iguales?


El esquema de las canicasEl esquema de las canicas(entre los 5 y 6 años)(entre los 5 y 6 años)

�Hay correspondencia visual u óptica, pero la igualdad no se conserva por correspondencia lógica


Conservación de la sustanicaConservación de la sustanica(a partir de los 6 años)(a partir de los 6 años)

� Son iguales!


El esquema de las canicasEl esquema de las canicas(a partir de los 6 años)(a partir de los 6 años)

�La intuición es articulada y no global: aunque la conducta sigue siendo sometida al patrón perceptual hay ya un análisis de las relaciones entre objetos individules

�Surge el principio de conservación de la cantidad


Los principios de conservaciónLos principios de conservación

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¿Qué pasa?¿Qué pasa?


Aumentan el volumen y peso del Aumentan el volumen y peso del aguaagua


Mientras se disuelve el azúcar...Mientras se disuelve el azúcar...

¿Se conserva la sustancia (el azúcar)?



¿Se conserva el peso?

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¿Se conserva el volumen?


Una vez disuelto el azúcar se Una vez disuelto el azúcar se constata la constancia del peso...constata la constancia del peso...


Y del volumen...Y del volumen...


Los principios de conservaciónLos principios de conservación(menores de 7 años)(menores de 7 años)

�Niegan la conservación del azúcar: ¡si desaparece ya no existe!

�A fortiori, niegan la conservación del peso y el volumen!


Los principios de conservaciónLos principios de conservación(hacia los 7 años)(hacia los 7 años)

�El azúcar disuelto sigue en el agua:– Explicación por transmutación: como un jarabe

mezclado con el agua (algunos niños)

– Explicación atomista: El azúcar se convierte en bolitas invisibles (los más avanzados)

� No hay conservación del peso y el volumen:– “Las bolitas no tienen peso ni volumen”

– Los niños esperan que el peso y volumen se igualen con el otro vaso Luis A. Pineda, IIMAS, UNAM, 2004

Los principios de conservaciónLos principios de conservación(hacia los 9 años)(hacia los 9 años)

�Hay conservación del peso:– “Las bolitas tienen todas su propio peso, y la

suma de todas éstas es el peso de los terrones de azúcar disueltos”

� No hay conservación del volumen:– “Las bolitas no tienen volumen”

– ¡Los niños esperan que el volumen se iguale con el otro vaso!

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Los principios de conservaciónLos principios de conservación(hacia los 11 o 12 años)(hacia los 11 o 12 años)

�Hay conservación del volumen:– Las bolitas tienen todas su propio volumen,

y la suma de estos espacios es el volumen de los terrones disueltos


¿de dónde surgen los principios ¿de dónde surgen los principios de conservación?de conservación?

�Explicación causal partitiva: el todo se explica en función de las partes

�Son el resultado de un juego de operacionescoordinadas y reversibles


Las operacionesLas operaciones

�La composición: dos acciones del mismo tipo se combinan en una tercera acción del mismo tipo

�Las acciones pueden invertirse


La acción de reunir...La acción de reunir...


varias veces sucesivas...varias veces sucesivas...


es sumar es sumar

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Y su inversión...Y su inversión...


varias veces sucesivas,...varias veces sucesivas,...es restares restar


Las operacionesLas operaciones� Hacia los siete años aparecen un gran número de

estos sistemas de conjuntos� Las operaciones nunca aparecen aisladas, sino en

relación a la totalidad de todas las operaciones del mismo tipo

� Ejemplo: las relación antisimétrica– A < B

� No se puede entender independientemente de la serie:– A < B < C < D, etc.


Los conceptos o clases lógicasLos conceptos o clases lógicas

�Operaciones de inclusión de las partes en el todo:

animal

mamifero

felinoselefante

pez


Clases versus coleccionesClases versus colecciones

� Todas son de vidrio


Clases versus coleccionesClases versus colecciones

� De cuáles hay más: ¿rojas o de vidrio?

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Clases versus coleccionesClases versus colecciones(antes de los 7 años)(antes de los 7 años)

� Hay más rojas

� ¡Comparación de la parte con la parte!Luis A. Pineda, IIMAS, UNAM, 2004

Clases versus coleccionesClases versus colecciones(a partir de los 7 años)(a partir de los 7 años)

� Hay... ¡Pues de vidrio!

� Reversibilidad:

– La parte = El todo menos las demás partes


La perspectiva conceptualLa perspectiva conceptual

Objetos decolor


Las perspectivas conceptualesLas perspectivas conceptuales

Objetos decolor

Objetos devidrio


Cambio de perspectiva conceptual:La Reinterpretación


Las perspectivas conceptualesLas perspectivas conceptuales

Patos Conejos

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Clases versus coleccionesClases versus colecciones� La colección es un simple agrupamiento de:

– Objetos del mismo tipo

– Patrones perceptuales del mismo tipo

– Acciones del mismo tipo

� La clase lógica o el concepto:– Operación de inclusión de la parte en el todo referida a la

totalidad de las acciones del tipo

– Operación relacionada con otros conceptos: referida a un universo de operaciones de inclusión de otros tipos

� El concepto es una operación sobre un conjunto de colecciones coordinadas


El concepto de tresEl concepto de tres

�La clase de conjuntos de cardinalidad tres

...


El concepto de cuatroEl concepto de cuatro

�La clase de conjuntos de cardinalidad cuatro

....


El concepto de númeroEl concepto de número� La clases cardinales ordenadas por magnitud

� Fusión de los sistemas de: – Clase lógica (concepto cardinal)

– Operación de seriación o relación antisimétrica (concepto ordinal)

....... <... << ...


Conservación de la sustancia: cuando se Conservación de la sustancia: cuando se tiene el concepto de númerotiene el concepto de número

� Son iguales!


El pequeño Pitágoras que El pequeño Pitágoras que todos llevamos dentro: todos llevamos dentro:

El princio de conservación de El princio de conservación de la substanicala substanica

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El tiempo y el espacioEl tiempo y el espacio

�Como esquemas intuitivos:– Cada objeto tiene su propio espacio y tiempo

– No hay relación entre los sistemas espaciales y temporales de diferentes objetos

�Como operaciones:– El espacio y el tiempo de los diversos

objetos está referido a un marco de referencia coordinado


La coordinación del La coordinación del tiempo y el espaciotiempo y el espacio









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El tiempo y el espacioEl tiempo y el espacio

� ¿Se detuvieron al mismo tiempo?

� ¿Quién iba más rápido?

� ¿Quién recorrió más distancia?


El tiempo y el espacioEl tiempo y el espacio(infancia)(infancia)

� ¿Se detuvieron al mismo tiempo?– ?

� ¿Quién iba más rápido?– ?

� ¿Quién recorrió más distancia?– ?


El tiempo y el espacioEl tiempo y el espacio(entre los 11 y 12 años)(entre los 11 y 12 años)

� ¿Se detuvieron al mismo tiempo?– Si!

� ¿Quién iba más rápido?– El amarillo

� ¿Quién recorrió más distancia?– El amarillo


El pensamiento concretoEl pensamiento concreto(de los 7 a los 12 años)(de los 7 a los 12 años)

�Las operaciones:– Relaciones entre objetos individuales y entre

la parte y el todo

– Análisis por composición

– Principios de conservación

– Procesos reversibles

– Procesos coordinados (asociatividad)


El pensamiento concretoEl pensamiento concreto(de los 7 a los 12 años)(de los 7 a los 12 años)

�La lógica: – El sistema de relaciones que permite la

coordinación de los diversos puntos de vista entre sí, de distintos individuos, o de diferentes percepciones o intuiciones sucesivas del mismo individuo

�La nueva facultad: La reflexión


El pensamiento formalEl pensamiento formal(la adolescencia)(la adolescencia)

�La generalización– Cuantificación lógica

– Creación de sistemas generales

�La abstracción– Capacidad de referirse a objetos hipotéticos

– Razonamiento verbal

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Verónica tiene el cabello más Verónica tiene el cabello más obscuro que Lupeobscuro que Lupe


Verónica tiene el cabello más Verónica tiene el cabello más claro que Maríaclaro que María


¿Quién tiene el cabello más ¿Quién tiene el cabello más obscuro?obscuro?


¡Pues Lupe!¡Pues Lupe!


El desarrollo mentalEl desarrollo mentalInstintos

Esquemas perc. y motores

Intuición global

Intuición estructurada

Inteligencia práctica

Operaciones concretas

Pensamiento formal




Intuición global




Pensamiento formal

Coordinación

Coordinación

Coordinación

Coordinación

Coordinación

Coordinación

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Esquemas perc. y motoras

Intuición global




Pensamiento formal

Equilibrio más estable

Coordinación

Coordinación

Coordinación

Coordinación

Coordinación

Coordinación


Las revoluciones CopernicanasLas revoluciones CopernicanasInstintos


Intuición global




Pensamiento formal

Egocentrismo(sin Narciso)

El yo

El yo social

El yo espacial



Los sentimientos y la vida afectivaLos sentimientos y la vida afectivaInstintos


Intuición global




Pensamiento formal

Sistemas de valores

Relaciones afectivasesquemáticas

Dirigidos haciaObjetos individuales


La personalidad


Los sentimientos y la vida afectivaLos sentimientos y la vida afectivaInstintos


Intuición global




Pensamiento formal

Sólo cuerpo


¿Sólo mente?









Los esquemas de representaciónLos esquemas de representaciónInstintos


Intuición global




Pensamiento formal

Sistemassubsimbólicos

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Intuición global




Pensamiento formal

Sistemas simbólicos




Intuición global




Pensamiento formal

Representacionesesquemáticas




Intuición global




Pensamiento formal



Sistemas simbólicos


Sistemas subsimbólicosSistemas subsimbólicos

�Sistemas de control no lineales (adaptables)

�Redes neuronales (conexionismo)

�Redes neurodifusas

� Inferencia estadístisca (n-gramas)

�Modelos ocultos de Markov

�Árboles de decisión (aprendizaje)

�Redes causales bayesianas


Técnicas de optimizaciónTécnicas de optimización

�Progamación dinámica

�Algoritmos genéticos


Sistemas simbólicosSistemas simbólicos

�Redes semánticas

�Sistemas de producción (SOAR & ACT)

�Lógicas de descriptores (KL-ONE)

�Razonamiento por analogía (aprendizaje)

�Lógica y sistemas formales (Prolog)

�Cálculo lambda

�Semántica Conceptual (Jackendoff)

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Representaciones esquemáticasRepresentaciones esquemáticas

�Frames (marcos de Minsky) y las representaciones procedurales (Lisp, Scheme y la escuela del MIT)

�Primitivas conceptuales (Shank)�Representaciones diagramáticas


Solución de problemasSolución de problemas

�Los problemas admiten (casi) siempre varias representaciones

�Encontrar la representación apropiada es (frecuentemente) el problema del problema


¿Quién tiene el cabello más ¿Quién tiene el cabello más obscuro?obscuro?


Razonamiento diagramáticoRazonamiento diagramático

Verónica LupeMaría


Razonamiento formalRazonamiento formal

�Verónica > Lupe

�Verónica < María

�María > Verónica

�María > Verónica > Lupe


¿Razonar acerca de las ¿Razonar acerca de las representaciones?representaciones?

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Imposible cuando uno está casado Imposible cuando uno está casado con “la representación”con “la representación”


Un programa de investigación en IAUn programa de investigación en IAInstintos


Intuición global




Pensamiento formal

Coordinación

Coordinación

Coordinación

Coordinación

Coordinación

Coordinación

Sistema inteligente









El pensamiento creativoEl pensamiento creativo

�Razonamiento formal

� Intuición estructurada

�Cambio de persectiva conceptual:

– La Reinterpretación


Teorema de PitágorasTeorema de Pitágoras� Piedra Plimpton 322 (Babilonia, 1600 A. C.):

(1) 3, 4, 5 (2) 5, 12, 13 (3) 8, 15, 17

(4) 7, 24, 25 (5) 20, 21, 29 (6) 12, 35, 37

� Relación Pitagórica en la Arquitectura:

– Stonehenge (neolítico)

– Babilonia (Los Jardines Colgantes)

– Egipto (Las Pirámides: 3, 4 y 5)

� Prueba del Teorema (aprox. 550 a.C.)

– Pitágoras

– ChinaLuis A. Pineda, IIMAS, UNAM, 2004

El Ángulo RectoEl Ángulo Recto(Bronowski en (Bronowski en The Ascent of ManThe Ascent of Man))

La gravedad

El horizonte

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Los puntos cardinalesLos puntos cardinales

OrientePoniente

Sur

Norte


El triángulo rectoEl triángulo recto


La relación de los cuadradosLa relación de los cuadrados


La abstracciónLa abstracción

� Un cuadrado de área a2 representa al número a2

� La operación de agrupar dos áreas representa a la operación de sumar

� Diagramas equivalentes representan a la operación de igualdad

� El Teorema de Pitágoras:a2 = b2 + c2


Un esquema intuitivo: Un esquema intuitivo: ¡del triángulo recto al teorema!¡del triángulo recto al teorema!


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Luis A. Pineda, IIMAS, UNAM, 2004 Luis A. Pineda, IIMAS, UNAM, 2004

Luis A. Pineda, IIMAS, UNAM, 2004 Luis A. Pineda, IIMAS, UNAM, 2004

La Reinterpretación


Reinterpretación


Conservación de área

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Conservación de área


Reinterpretación


Teorema de PitágorasTeorema de Pitágoras

a2 = b2 + c2


La verdad sintética y el conocimiento La verdad sintética y el conocimiento matemáticomatemático

� Restricción que impone la estructura del espacio:

a la estructura matemática (a2 = b2 + c2)

� La relación es verdadera siempre si los números referidos en la relación de igualdad (conservación de la cantidad) representan a los cuadrados sobre los lados de un triángulo recto

La gravedad

El horizonte









Las aplicaciones de la IALas aplicaciones de la IA

�Uso de herramientas computacionales en el contexto de la IA

�Aplicaciones inteligentes propiamente:– Subsimbólicas

– Esquemáticas

– Sistemas simbólicos

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Las aplicaciones inteligentesLas aplicaciones inteligentesModelos Reactivos

Modelos Mentales

Sistemas Expertos

Lenguaje Natural



Sistemassimbólicos

Resolvedores de problemas

Probadores de Teoremas

Visión

Aprendizaje

Extracción de Información


Los programas inteligentesLos programas inteligentesInstintos innatos


Intuición global




Pensamiento formal



Sistemassimbólicos

Rojo = No hay paso


ContenidoContenido� El juego de Turing







TesisTesis

El Sistema de PtolomeoEl Sistema de Ptolomeo


AntítesisAntítesis

El Sistema de CopérnicoEl Sistema de CopérnicoLuis A. Pineda, IIMAS, UNAM, 2004

No es una cuestión de verdad:No es una cuestión de verdad:

� ¡El movimiento es relativo!

�Es una cuestión de simplicidad y generalidad

... Bertrand Russell

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SíntesisSíntesis


El principio de conservación El principio de conservación de la verdadde la verdad

�No se trata de:– Renegar de la ciencia

– Negar a la verdad objetiva

�Se trata de: – Incluir a la perspectiva humana

– Alcanzar un equilibrio más estable basado en el principio de conservación de la verdad


Deconstrucción de los conceptos intuitivos Deconstrucción de los conceptos intuitivos y y

el progreso del conocimiento humanoel progreso del conocimiento humano� Riemann:

– Deconstrucción de la geometría euclidiana

– Descubrimiento de los espacios posibles

� Cantor: – Deconstrucción del concepto intuitivo de número

– Descubrimiento de los infinitos posibles

� Einstein:– Deconstrucción del sistema intuitivo espacio-tiempo

– La Teoría la RelatividadLuis A. Pineda, IIMAS, UNAM, 2004

El programa espitemológico El programa espitemológico contemporáneocontemporáneo

� Si descubrimos los mecanismos computacionales de la “máquina niño”, descubrimos también:– La naturaleza del conocimiento físico y de las verdades

empíricas

– La naturaleza del conocimiento matemático y de las verdades sintéticas

– La naturaleza del conocimiento lógico y lingüístico y de las verdades analíticas

� Es decir:

La naturaleza del conocimiento y la verdad


¡La superación de la esquizofrenía ¡La superación de la esquizofrenía individual y social!individual y social!

�El cuerpo y la mente no viven separados: están coordinados!

�El equilibrio al que aspira la vida adulta:– Coordinación entre la acción, el

pesamiento y los sentimientos�El equilibrio al que aspira la vida social:

– Coordinación entre los individuos


La Reinversión CopernicanaLa Reinversión Copernicana

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FINFIN

Documents

Propósitos Inteligencia Artificialturing.iimas.unam.mx/~luis/papers/Inteligencia_Artificial.pdf · Elementos de la inteligencia humana: Piaget Sistemas de representación e inferencia