La computadora que piensa

Como parte de un esfuerzo de investigación y desarrollo prolongado y sin precedentes, los especialistas en informática de diversos países están tratando de colmar la brecha que existe entre la inteligencia limitada que ofrecen actualmente las computadoras y algo que se acerque a las capacidades del hombre. Uno de los numerosos obstáculos con que tropieza esta búsqueda de una máquina tan Inteligente como el hombre radica en las limitaciones de las computadoras tradicionales que realizan sus operaciones paso a paso. El empeño por encontrar una solución a este problema ha llevado a la elaboración de sistemas de "tratamiento paralelo" que actúan sobre miles de elementos de datos a la vez.

Salvo contadas excepciones, todas las computadoras actuales son computadoras von Neumann, denominadas así en homenaje a John von Neumann, uno de los científicos cuyos trabajos fueron decisivos para la creación y el desarrollo de esas máquinas. La computadora von Neumann se caracteriza por el hecho de que almacena datos y programas (programas registrados) conjuntamente y de que ejecuta los programas secuencialmente (control secuencial). En este tipo de computadora, todo cuanto debe hacerse ha de definirse con anticipación en forma de procedimiento. El programa describe los procedimientos en un lenguaje que la computadora pueda entender. En el programa el procedimiento se denomina algoritmo. Este sistema no plantea problemas para la manipulación numérica y las operaciones corrientes de gestión, ya que pueden defi nirse previamente los procedimientos para tal tipo de trabajo.

Ahora bien, la mayor parte de las actividades que recurren a la inteligencia humana requieren estrategias que se adapten con flexibilidad a las exigencias y a la complejidad de una situación determinada. Si se toma como ejemplo el lenguaje, que es la base de la actividad inteligente, el significado de una palabra puede variar según la situación en que se utilice. Varía también en función del contexto de la frase. El sentido de una frase depende también de su objeto y de las circunstancias en que se emplea. Por consiguiente, cuando se quiera escribir un programa de análisis del significado de una palabra en una frase, habrá que prever todos los casos en que esa palabra puede emplearse. Ahora bien, el número de casos va a ser enorme y, aun cuando pudiesen enumerarse todos, sería imposible ejecutar el programa en un plazo razonable. Dicho de otro modo, un programa de ese tipo tendría escasa utilidad por el exceso de tiempo de tratamiento que exigiría.

Está claro que las computadoras habrán de adaptarse con inteligencia y flexibilidad a las aplicaciones propias de la sociedad de los años 90. El problema consiste justamente en concebir una computadora dotada de esa capacidad de adaptación. Un primer enfoque de la solución de este problema puede encontrarse en la investigación sobre la inteligencia artificial. Pero, debido a las limitaciones expuestas anteriormente, las computadoras actuales no permiten aprovechar en la práctica los resultados de esa investigación.

Para expresarlo con sencillez, la finalidad de la investigación sobre la inteligencia artificial es lograr que la computadora funcione del mismo modo que la Inteligencia humana o de una manera análoga.

Dicha investigación utiliza dos métodos: por un lado, se elaboran modelos de los mecanismos de la inteligencia humana; por otro, se procura que la computadora actúe igual que la inteligencia humana empleando procedimientos que no son necesariamente los mismos de la verdadera inteligencia humana, pero haciendo hincapié en los resultados.

Los principales temas de la investigación sobre la inteligencia artificial son los siguientes:

1. Demostración de teoremas. Las conclusiones se basan en axiomas y reglas de inferencia. La computadora puede ser un auxiliar en la demostración de teoremas, pero el desarrollo de esta aplicación no ha llegado aún al punto en que la máquina sea capaz de demostrar automáticamente teoremas que el hombre no puede demostrar.
2. Juegos. Los estudios realizados apuntan a la elaboración de métodos que permitan, en todas las situaciones y cualquiera que sea la estrategia, elegir la mejor forma de ganar la partida. Los métodos que con tal fin se han elaborado han contribuido a la solución de diversos problemas.
3. Robots. La investigación y el desarrollo en esta esfera se refieren sobre todo al control de los manipuladores a fin de realizar ciertas tareas con habilidad, a la preparación de captores y a la elaboración de lenguajes de alto nivel para la descripción del medio de trabajo y la formulación de las instrucciones.
4. Reconocimiento de las imágenes. La finalidad, en este caso, es permitir que la computadora reconozca rostros, escenas, fotografías, etc. Se han elaborado diversos métodos de análisis de las imágenes, y las computadoras son ahora capaces de reconocer escenas complicadas siempre que el conocimiento del objeto se haya introducido previamente. Sin embargo, no se ha logrado aún elaborar un método general que permita tratar una vasta gama de objetos.
5. Comprensión de lenguajes naturales y reconocimiento de la palabra. La finalidad de las investigaciones en este ámbito es descubrir los medios que permitan que la computadora entienda frases y un discurso en lenguaje natural, por ejemplo, en japonés, en inglés o en francés. Existen ya algunos sistemas experimentales capaces de entender el inglés o el japonés cuando el número de objetos del discurso es limitado. Sin embargo, a medida que aumenta el número de objetos, el de palabras y de frases crece en una proporción aun mayor y exige la intervención del buen sentido y de las reglas de inferencia. Este aspecto requiere, por consiguiente, un estudio mucho más detallado.
6. Ingeniería del conocimiento. En este caso la finalidad de la investigación es almacenar conocimientos especializados para encontrar automáticamente la respuesta a un problema determinado. El sistema utilizado con este objeto se denomina sistema experto. Se estudian actualmente las aplicaciones de estos sistemas en la medicina, el manteni miento y la reparación de maquinarias y la enseñanza.

Los llamados sistemas "de la quinta generación" tienen por finalidad superar los límites de las computadoras actuales. La investigación se concentra en particular en el tratamiento de conocimientos.

Con una estructura material simple, las computadoras de la generación actual y de las generaciones pasadas desempeñan funciones complejas por medio de dotaciones lógicas. En 1982 el Ministerio de Comercio Exterior e Industria del Japón inició un proyecto para crear computadoras que puedan constituir la base de una sociedad avanzada de información en los años 90. En este proyecto se decidió utilizar tecnologías esencialmente diferentes de las del pasado.

En otras palabras, la computadora de la quinta generación en su forma definitiva debería orientarse hacia el tratamiento de conocimientos y ejecutarse de acuerdo con principios y técnicas revolucionarios. La computadora de la quinta generación es un sistema de tratamiento de conocimientos y de la información que, superando las limitaciones técnicas de las computadoras clásicas, desempeñará las funciones de diálogo inteligente y de inferencia que exigirán los años 90.

Se espera que tengan aplicaciones más amplias que las computadoras tradicionales. Las cuatro funciones esenciales que debe desempeñar la computadora de la quinta generación son las siguientes:

1. Solución de problemas y funciones de inferencia. Inferencia lógica deductiva e inductiva para resolver un problema determinado, incluidas las conjeturas a partir de conocimientos incompletos.
2. Gestión de bases de conocimientos.Adquisición, almacenamiento y utilización de los diversos tipos de conocimientos necesarios para el proceso de inferencia.
3. Funciones de inferíase inteligente. Interfases externas que utilicen el lenguaje natural (frases, voz), gráficos e imágenes capaces de dialogar naturalmente
4. Funciones de programación inteligente. Funciones que permitan convertir automáticamente un problema determinado en programas informáticos eficaces.

Para que la computadora pueda desempeñar estas funciones se están estudiando y elaborando diversas técnicas de estructuración de los materiales, de ingeniería de la dotación lógica y de inteligencia artificial.

La primera tarea necesaria para llevar a cabo ese tratamiento de conocimientos y crear esas computadoras de la quinta generación consiste en seleccionar el lenguaje de programación más adecuado para la descripción de la actividad inteligente de la computadora, lo que exige una comprensión del mecnismo fundamental de dicha actividad. Conviene tomar nota de que la computadora actual es una máquina concebida para simular los mecanismos fundamentales del cálculo numérico, es decir las cuatro operaciones aritméticas.

En los sistemas informáticos de la quinta generación el principio elegido para la actividad inteligente ha sido la lógica y en particular la lógica de los predicados. En general, se considera la lógica como la ley universal del razonamiento. De los diversos tipos de lógica, la de los predicados es la que está más estrechamente relacionada con nuestro lenguaje de todos los días. Esto significa que cualquiera puede utilizar la lógica de los predicados aun cuando pueda resultar ardua en un principio a causa de su rigor.

Es evidente que la lógica de los predicados no puede por si sola dar cuenta de todos los procesos mentales; sin embargo, constituye sin duda el ¡ntrumento lógico de descripción más poderoso.

El mecanismo fundamental de la lógica es la inferencia. La inferencia es un procedimiento riguroso para adquirir informaciones desconocidas a partir de informaciones conocidas y de conocimientos. Desempeña un papel esencial en la comprensión del sentido, al margen de que nos demos cuenta o no de que la utilizamos. Poseer conocimientos y hacer inferencias constituye la base de toda actividad inteligente.

Se basa en las reglas de inferencia, la más importante de las cuales es el silogismo, que consiste en la forma de razonamiento siguiente: A es igual a B; B es igual a C; luego A es igual a C. Si se introduce dicha regla en la computadora, ésta hará inferencias automáticamente, y tal es el método elegido para el proyecto de sistemas informáticos de la quinta generación.

El método de describir un programa lógicamente y de ejecutarlo por inferencia se denomina programación lógica. Los programas de lógica de los predicados permiten el tratamiento paralelo, operación análoga a la que consiste en calcular al mismo tiempo las incógnitas de un sistema de ecuaciones lineales simultáneas. Uno de los objetivos del proyecto de sistemas informáticos de la quinta generación es lograr que este tratamiento paralelo lo lleve a cabo directamente la máquina. Dicho de otro modo, el proyecto apunta a producir computadoras capaces de manipular los signos con gran celeridad. Por este motivo, el modelo definitivo de la computadora de la quinta generación será una máquina con inferencias paralelas compuesta de algunos dispositivos elementales de tratamiento.

La investigación y la creación de sistemas informáticos de la quinta generación entraña numerosas incógnitas y riesgos enormes. Por esta razón, las actividades de investigación y desarrollo deben escalonarse a lo largo de diez años y dividirse en una fase inicial de tres años, una intermedia de cuatro y una final de tres.

Los sistemas informáticos de la quinta generación pueden tener aplicaciones en todos los ámbitos que requieren solución de problemas y funciones de inferencia.

En la medicina, por ejemplo, podrían citarse innumerables aplicaciones: sistemas automáticos de vigilancia nocturna de casos graves y de ayuda para adoptar una decisión terapéutica si el estado del paciente se modifica brutalmente; sistemas que faciliten el análisis de radiografías o tomogramas y la localización de la región que debe tratarse; sistemas que permitan el diagnóstico de la enfermedad o la prescripción de medicamentos basados en diversos elementos de información registrados; sistemas para fijar los horarios del personal de enfermería y sistemas para decidir los menús. Cuando hayan avanzado más los estudios sobre la comprensión de las lenguas naturales y sea posible perfeccionar la traducción automática, tal vez en las llamadas telefónicas internacionales las personas puedan comunicarse en su propio idioma. En la enseñanza, es de esperar que aparezcan sistemas educativos más eficaces que permitan dar instrucciones de manera individual, cosa que no pueden hacer los actuales sistemas de enseñanza que cuentan con la ayuda de computadoras.

Huelga señalar que esas aplicaciones no sólo serán el fruto de las investigaciones sobre los sistemas informáticos de la quinta generación sino también de los estudios acerca de la inteligencia artificial, que permitirán precisar los modelos y mecanismos de las funciones intelectuales. Es muy importante, pues, que prosigan esas investigaciones.

La finalidad del proyecto sobre los sistemas informáticos de la quinta generación es crear un sistema de tratamiento de conocimientos capaz de ayudar al hombre a resolver los problemas con que tropieza en la exploración de lo desconocido y a ampliar considerablemente el alcance de su actividad intelectual. Esos logros tendrán repercusiones incalculables en la industria y en la sociedad.

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