INTELIGENCIA ARTIFICIAL (IA)

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INTELIGENCIAARTIFICIAL(IA)
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Concepto
La IA es una rama de la ciencia de computación
que comprende el estudio y creación de sistemas
computarizados que manifiestan cierta forma de
inteligencia
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Sistemas que

• Aprenden nuevos conceptos y tareas.
• Pueden razonar y derivar conclusiones útiles
  acerca del mundo que nos rodea.
• Pueden comprender un lenguaje natural o percibir
  y comprender una escena visual.
• Realizan otro tipo de actividades que requieren
  de inteligencia humana.

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• Desde el punto de vista de los objetivos, la IA
  puede considerarse
• Como ingeniería
• Como ciencia

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Como ingeniería, el objetivo de la IA es resolver
problemas reales, actuando como un conjunto de
ideas acerca de cómo representar y utilizar el
conocimiento, y de cómo desarrollar sistemas
informáticos.
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Como ciencia, el objetivo de la IA es buscar la
explicación de diversas clases de inteligencia, a
través de la representación del conocimiento y de
la aplicación que se da a éste en los sistemas
informáticos desarrollados.
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Las limitaciones de las representaciones en base
a reglas, en particular, la necesidad de
representar aspectos como estructura y
relaciones, llevaron a otras representaciones que
en general englobamos como presentaciones
estructuradas.
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• Dentro de este tipo de representaciones las dos
  más significativas son
• Redes Semánticas.
• Prototipos o Marcos.

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Redes Semánticas
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Representación surgida de trabajo en
reconocimiento de lenguaje natural y la búsqueda
de modelos para la memoria humana.
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• Consiste en dos tipos de entidades básicas
• Nodos
• Ligas asociativas

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• Donde los nodos pueden ser de dos tipos
• Se refiere en forma directa al significado del
  concepto - nodo tipo (clase).
• Se refiere indirectamente al concepto mediante un
  apuntador al nodo tipo - nodo "token" (instancia
  u objeto).

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Tipos de Asociaciones La red semántica se puede
ver dividida en planos. En cada plano se tiene la
definición de un concepto, pero estos tienen
ligas a otros planos en que hay conceptos
relacionados. Es decir que un nodo tiene ligas a
nodos del mismo plano que lo definen, pero
también a nodos de otros planos que están
relacionados, como subclases, superclases,
analogías, etc. En cada plano hay un nodo tipo y
una serie de nodos "token2.
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Árboles Los árboles de clasificación constituyen
una aproximación radicalmente distinta a todas
las estudiadas hasta el momento. Es uno de los
métodos de aprendizaje inductivo supervisado no
paramétrico más utilizado.
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Como forma de representación del conocimiento,
los árboles de clasificación destacan por su
sencillez. A pesar de que carecen de la
expresividad de las redes semánticas o de la
lógica de primer orden, su dominio de aplicación
no está restringido a un ámbito concreto sino que
pueden utilizarse en diversas áreas diagnóstico
médico, juegos, predicción meteorológica, control
de calidad, etc.
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Ejemplo Ilustraremos con un sencillo ejemplo
cómo puede utilizarse un árbol de decisión. El
problema a resolver es el siguiente se trata de
decidir si vamos a jugar al tenis dependiendo de
las condiciones atmosféricas siguientes
nubosidad, humedad y viento.
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• Considerando un conjunto de aprendizaje en el que
  los patrones están compuestos por atributos
  categóricos y la clase cierta asociada es Si o
  No, algunos de estos prototipos serán
• Nubosidad despejado, Humedad normal, viento
  débil, Si
• Nubosidad despejado, Humedad alta, viento
  débil, No
• Nubosidad nublado, Humedad normal, viento
  débil, Si
• Nubosidad lluvioso, Humedad normal, viento
  débil, No

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El árbol de decisión construido es el mostrado en
la figura
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• Que se corresponde con la siguiente regla para la
  decisión de jugar  
• (Nubosidaddespejado Humedad normal) v
  (Nubosidadnublado) v (Nubosidadlluvioso
  vientodébil)
• Y la siguiente para la decisión de no jugar
• (Nubosidaddespejado Humedad alta) v
  (Nubosidadlluvioso vientofuerte)

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• Grafos
• Nodos/vértices normalmente con etiquetas
• Arcos/ligas pueden o no tener etiquetas (si
  existe más de un tipo de arco)

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Una red es normalmente un grafo con pesos. En
Inteligencia Artificial los arcos pueden
representar cualquier cosa (relación entre
nodos). Se pueden usar para representar
relaciones causales, e.g. Los árboles son útiles
para representar jerarquías, e.g.
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REGLAS DE INFERENCIA

• LOGICA DE PREDICADOS

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QUE ES INFERENCIA?

• Inferir es concluir o decidir a partir de algo
  conocido o asumido llegar a una conclusión. A su
  vez, Razonar es pensar coherente y lógicamente
  establecer inferencias o conclusiones a partir de
  hechos conocidos o asumidos.

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COMO SE PUEDE INFERIR?

• Realizar inferencias significa derivar nuevos
  hechos a partir de un conjunto de hechos
  conocidos como verdaderos. La lógica de
  predicados proporciona un grupo de reglas
  sólidas, con las cuales se pueden realizar
  inferencias.

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Modus Ponens (MP)

• de (P ? Q) y P, se deduce Q
• conocida como la regla de la afirmación del
  antecedente
• Ejemplo
• Si el sol brilla, María está en la playa.
• El sol brilla.
• Por lo tanto, María está en la playa.

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Modus Tollens (MT)

• de (P ? Q) y Q, se infiere P
• conocida como negación del consecuente
• Ejemplo
• Si el sol brilla, María está en la playa.
• María no está en la playa.
• Luego, el sol no brilla.

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Silogismo Hipotético (SH)

• de (P ? Q) y (Q ? R), deducimos (P ? R).
• se conoce como razonamiento en cadena
• Ejemplo
• Si el sol brilla, María está en la playa
• Si María está en la playa, está nadando.
• Si está nadando, estará cansada esta noche.
• Por lo tanto, si el sol brilla, María estará
  cansada esta noche.

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Silogismo Disyuntivo (SD)

• de (P v Q) y P, deducimos que Q.
• P puede ser también Q.
• Ejemplo
• El sol brilla o está lloviendo
• El sol no brilla.
• Por lo tanto está lloviendo

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Conjunción (Conj)

• de P y Q, deducimos PQ
• Ejemplo
• El sol brilla
• Está lloviendo
• Por lo tanto, el sol brilla y está lloviendo

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Simplificación (Simp)

• De P y Q deducimos P (o Q).
• Ejemplo
• Está lloviendo y el sol brilla
• Por lo tanto, está lloviendo

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Adición (Ad)

• De P inferimos P v Q
• si sabemos que P es verdadera, P v Q, P v R, P v
  S lo será también
• Ejemplo
• Está lloviendo
• Por lo tanto, está lloviendo o la luna es de
  queso.

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Dilema constructivo (DC)

• de (P ? Q) (R ? S) y (P v R) inferimos (Q v S).
• Ejemplo
• Si Juan se va a Alaska, se congelará en
  invierno.
• Si se va a Miami, se asará en verano.
• Juan se va a Alaska o a Miami.
• Por lo tanto, se congelará en invierno o se
  asará en verano

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OTRA REGLA DE INFERENCIA

• La resolución es una técnica poderosa para probar
  teoremas en lógica y constituye la técnica básica
  de inferencia en PROLOG, un lenguaje que manipula
  en forma computacional la lógica de predicados.

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Resolución

• Si (A v B) es verdadero y (B v C) es verdadero,
  entonces (A v C) también es verdadero.
• Utiliza refutación para comprobar una determinada
  sentencia. La refutación intenta crear una
  contradicción con la negación de la sentencia
  original, demostrando, por lo tanto, que la
  sentencia original es verdadera.

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Lógica deductiva.

• El razonamiento deductivo parte de una regla
  general y se propone comprobar que los datos
  concuerdan con la generalización.

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Un poco de Historia

• Aristóteles (384-322 a.C.) fue el primero en
  estudiar las formas de la argumentación a él se
  le atribuye la invención de la lógica como
  ciencia.
• Aristóteles fue el primer filósofo que utilizó
  los silogismos como forma lógica de solución para
  los problemas y señaló que el silogismo era el
  principal instrumento para arribar a conclusiones
  científicas.

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Silogismos

• La forma de argumentación que Aristóteles
  identificó y sistematizó usaba enunciado
  sujeto-predicado en un silogismo (dos premisas y
  una conclusión).
• Los silogismos son argumentos estructurados
  compuestos por dos premisas y una conclusión.

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Ejemplo de Silogismo

• Todos los hombres son mortales
• Sócrates es hombre
• Por lo tanto, Sócrates es mortal.

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La estructura del silogismo es invariable

1. La primera frase proporciona una parte de la
   información que describe al sustantivo (hombres)
   como parte de un subconjunto (mortales).
2. La segunda frase proporciona una premisa
   adicional que describe un nuevo sustantivo
   (Sócrates) en relación con el subconjunto
   (hombres).
3. La conclusión es el tercer enunciado que nos
   permite extraer conclusiones lógicas basadas en
   la pertenencia a un determinado conjunto o
   subconjunto.

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En Conclusión

• Si la conclusión se encuentra fundamentada o
  sustentada por las premisas, el silogismo es
  considerado como válido.
• Los silogismos enseñan a los alumnos a establecer
  premisas y a determinar si las conclusiones son
  lógicas o ilógicas, y así se podrán usar los
  silogismos en distintas áreas.

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Proposiciones Categóricas

• Proposiciones categóricas son afirmaciones acerca
  de categorías o clases. Toda proposición
  categórica es un enunciado acerca de los miembros
  de dos clases, y de relación entre ellos. Por
  ejemplo
• Ningún soltero es casado.
• Algunos Mazda no son fabricados en Japón.

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• Como se dijo antes, una proposición categórica es
  un enunciado que relaciona dos clases, o
  categorías.
• Las dos clases en cualquier proposición
  categórica se colocan en una relación de
  sujeto-predicado.
• Algo es predicado, o dicho acerca de, un sujeto.
  Lo que se dice es que una clase (el sujeto) está
  incluida o excluida de la clase del predicado.

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Descripción de ejemplos

• "Ningún soltero está casado" dice que la clase de
  los solteros (el sujeto) está completamente
  excluida de la clase de los casados (el
  predicado).
• De manera semejante, decir que todos los
  chimpancés son primates es afirmar que cualquier
  sujeto que sea un chimpancé estará incluido en la
  clase de los primates (el predicado).

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Las cuatro clases de proposiciones categóricas

• Universal afirmativa Todo S es P
• Universal negativa Ningún S es P
• Particular afirmativa Algún S es P
• Particular negativa Algún S no es P

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• Las palabras "todo" y "algún" se llaman
  "cuantificadores" porque indican la cantidad del
  sujeto. Esto es, especifican cuánto elementos de
  la clase del sujeto están incluidos en la clase
  del predicado. ("Ningún" indica cero miembros.)
• El verbo en una proposición categórica
  correctamente expresada, es siembre alguna forma
  del verbo "ser", y se conoce como "cópula".

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Tenemos, entonces, el siguiente esquema

• Cuantificador
• todo, ningún, algún
• Sujeto
• la clase que se incluye en o que se excluye de,
  el predicado
• Cópula
• es, son. era, eran
• Predicado
• la clase de la cual el sujeto es o no es parte

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Diagramas de Venn

• Se podría decir que son silogismos visuales.
  Comprueban la verdad o falsedad de un silogismo

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Forma de Trabajo

• Cada conjunto de elementos se encuentra encerrado
  dentro de un circulo, o figura geométrica, y
  estos a su vez están encerrados dentro de otra
  figura, por lo general está es un rectángulo, se
  pueden dibujar cada elemento del conjunto o bien
  solo se puede indicar su existencia.
• Los diagramas de Venn son una buena herramienta,
  que nos permite realizar las operaciones entre
  los diversos conjuntos del universo de un forma
  más sencilla.

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DIAGRAMAS DE VENN
A
B
A-B
A
B
Resta
A?B
A
B
Intersección
A
A?B
B
Subconjunto
A?B
A
B
Unión
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Ejercicio

• En el diagrama que colocamos a continuación, se
  han volcado los datos obtenidos en una encuesta,
  realizada a personas, donde se les preguntó si
  tomaban té o café. Los números que aparecen se
  refieren a las cantidades de personas que
  respondieron a la pregunta en las diversas formas
  posibles solamente té, té y café, ninguna de las
  dos bebidas, etc.

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• En base a estos datos responderemos a las
  siguientes preguntas
• Cuántas personas tomaban té? Rta. 6 personas.
• Cuántas personas tomaban café? Rta. 9 personas.
• Cuántas personas tomaban té y café? Rta. 4
  personas.
• Cuántas personas no tomaban ninguna de las dos
  bebidas? Rta. 1 persona.
• Cuántas personas no tomaban té? Rta. 6 personas.
  
• Cuántas personas no tomaban café? Rta. 3
  personas.
• Cuántas personas tomaban por lo menos una de
  esas dos bebidas? Rta. 11 personas.
• Cuántas personas tomaban sólo una de esas dos
  bebidas? Rta. 7 personas.
• Cuántas personas tomaban sólo café? Rta. 5
  personas.
• Cuántas personas tomaban alguna de esas bebidas?
  Rta. 11 personas.