Presentación

Escogí este tema al estar convencido que la evolución de las computadoras, su integración a cuerpos antropomorfos y la adaptación de un cerebro artificial, solo se puede dar a través de una maquina que pueda pensar, razonar, sentir emociones y tener libertad, esta capacidad humana, se llama inteligencia artificial y solo se podrá obtener a través de la nanotecnología a niveles cuánticos, es decir en un cerebro no electrónico cuyos limites ya los estamos viendo, sino a través de un cerebro y una memoria ilimitada a niveles de partículas subatómica o cuánticas.

Lic. Martin Manco Villacorta

IntroducciónA lo largo de la historia del hombre, este ha ido buscando y desarrollando métodos que le permitan realizar tareas en forma efectiva y con menor esfuerzo. De ahí que se crean por ejemplo, programas y maquinas capaces de realizar cálculos matemáticos de una manera más sencilla y rápida, como lo son las calculadoras. Un ejemplo claro de esta búsqueda es la llamada revolución industrial, en la que la fuerza de trabajadores se ve reemplazada por maquinas capaces de realizar el mismo trabajo en menor tiempo, siendo controladas por un grupo menor de personas. Con la llegada de la revolución industrial, el pensamiento acerca del trabajo cambió, la gente veía en las maquinas su futuro.

Una de las ultimas ambiciones perseguidas por el hombre, es poder hacer que estas maquinas puedan valerse por si mismas, conseguir dotarlas de pensamiento y razón, conseguir dotarlas de “inteligencia”. Se desprende de aquí el término de “inteligencia Artificial”, este término fue utilizado por primera vez por John McCarthy en 1956 durante la conferencia de Darmouth, en la que se discutió la posibilidad de construir maquinas inteligentes. Los primeros investigadores de esta innovadora ciencia, postularon: “El cerebro es un solucionador inteligente de problemas, de modo que imitemos al cerebro” (basándose en la “neurona de McCulloch”).Aunque aun no se ha logrado crear una maquina “inteligente”, el debate de si las maquinas deben o no poseer inteligencia que compita con la del ser humano y las consecuencias que estas conllevarían, sigue latente y sobre el tema existen varias posturas a favor y en contra. Podemos darnos cuenta de ello al buscar el tema en libros y películas no necesariamente científicas. Se han realizado películas como: “yo robot” de Isaac Asimov, “Inteligencia Artificial” de Steven Spielberg, “2001 odisea del espacio” de Stanley Kubrich, “Matrix” de Larry y Andy Wachowski y el clásico “Star Wars” de George Lucas, “El Hombre Bicentenario”, así como muchas otras, que nos dan una postura respecto al tema. Cabe preguntarnos que de ser posible construir maquinas dotadas de inteligencia comparable a la nuestra, ¿debemos hacerlo?

Desarrollo Histórico de la “Inteligencia Artificial”

En 1769 el barón húngaro Wolfgang Von Kempelen de Pressburg construye “El Turco”, una especie de robot jugador de ajedrez con la forma de un turco de tamaño natural sentado frente a un mueble que sostenía un tablero de ajedrez con contadores magnéticos. El turco recorrió toda Europa derrotando a sus competidores incluidos personajes como Jorge III, Federico el Grande y Napoleón.

En 1768 el relojero suizo Pierre Jacquet-Droz construye al “escriba”, cuyo nombre es Charles, al que se le puede equipar para escribir cualquier mensaje con un máximo de 40 caracteres, lo que hace de él una de las primeras maquinas programables.

¿Que es la Inteligencia artificial? La inteligencia artificial (AI sus siglas en ingles) es aquella ciencia que trata de explicar el funcionamiento mental basándose en el desarrollo de algoritmos para controlar diferentes cosas. La inteligencia artificial combina diversos campos, como la robótica, los sistemas expertos y otros, los cuales tienen un mismo objetivo, que es crear maquinas que puedan pensar por si solas. La idea de construir una maquina que pueda pensar por si sola es para que realice cosas que nosotros hacemos o necesitamos llevar a cabo, pero para que las computadoras o programas se ganen el titulo de "pensantes" primero deben ser capases de mantener un dialogo con un ser humano, ya que hasta el momento las computadoras solo pueden ejecutar las ordenes que nosotros les damos, pero no saben que están realizando, ya que no son concientes de ellas mismas.

Se dice que la Ai es un campo que por sus investigaciones trata de ser independiente de la informática, y se autodefine como la técnica del software que los programas utilizan para dar solución a algún tipo de problema, pero tratando de asemejar el comportamiento inteligente que se observa en la naturaleza del hombre, es decir, trata de resolver problemas y tomar decisiones similares a las que tomamos los seres humanos al afrontar la vida diaria , realizando programas que aumenten la inteligencia de ellas mismas , el objetivo de las investigaciones de la Ai es aumentar la utilidad de las maquinas y sus procesos. Es por eso que una de las pretensiones de la Ai es construir replicas de la red neuronal del cerebro humano e intentar imitar el comportamiento de este con una computadora.

La Inteligencia artificial tiene como objeto fundamental el de dotar al computador de algunas capacidades inteligentes del ser humano, La operación de tal objetivo necesita abordar y responder dos cuestiones fundamentales: A) La forma en que el ser humano aprende, aspecto conocido como adquisición o modelación del conocimiento. B) La forma en que el ser humano estructura o representa el conocimiento preciso o impreciso, cuando lo ha adquirido. Dar respuestas a estas interrogantes tan profundas ha requerido un gran esfuerzo, del cual han participado varias disciplinas entre ellas la Psicología

Fundamentos y filosofíaGran 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 y silicio, 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?

Escuelas de pensamiento

La IA se divide en dos escuelas de pensamiento, la inteligencia artificial convencional y la inteligencia computacional.

Inteligencia artificial convencional

La inteligencia artificial convencional tiene que ver con métodos que actualmente se conocen como máquinas de aprendizaje, se caracteriza por el formalismo y el análisis estadístico. Algunos métodos de esta rama incluyen:Sistemas expertos: aplican capacidad de razonamiento para lograr una conclusión. Un sistema experto puede procesar una gran cantidad de información conocida y proveer conclusiones basadas en ésta.Razonamiento basado en casosRed bayesiana: un modelo de representación del conocimiento basado en teoría de la probabilidad.Inteligencia artificial basada en comportamientos: método modular para construir sistemas de IA manualmente.

Inteligencia artificial computacionalLa inteligencia computacional implica desarrollo o aprendizaje iterativo (p.ej. modificaciones iterativas de los parámetros en sistemas conexionistas). El aprendizaje se realiza basándose en datos empíricos. Algunos métodos de esta rama incluyen:Redes neuronales: sistemas con grandes capacidades de reconocimiento de patrones.Sistemas difusos: técnicas para lograr el razonamiento bajo incertidumbre. Ha sido ampliamente usada en la industria moderna y en productos de consumo masivo, como las lavadoras.Computación evolutiva: aplica conceptos inspirados en la biología, tales como población, mutación y supervivencia del más apto para generar soluciones sucesivamente mejores para un problema. Estos métodos a su vez se dividen en algoritmos evolutivos (ej. algoritmos genéticos) e inteligencia colectiva (ej. algoritmos hormiga)

Aplicaciones en distintos campos Gestión y control: análisis inteligente, fijación de objetivos. Fabricación: diseño, planificación, programación, monitorización, control, gestión de proyectos, robótica simplificada y visión computarizada. Educación: adiestramiento práctico, exámenes y diagnóstico. Ingeniería: diseño, control y análisis. (Autocad) Equipamiento: diseño, diagnóstico, adiestramiento, mantenimiento, configuración, monitorización y ventas. Cartografía: interpretación de fotografías, diseño, resolución de problemas cartográficos. Profesiones: abogacía, medicina, contabilidad, geología, química y Ejercito. Software: enseñanza, especificación, diseño, verificación, mantenimiento. Sistemas de armamento: guerra electrónica, identificación de objetivos, control adaptativo, proceso de imágenes, proceso de señales. Proceso de datos: educación, interface en lenguaje natural, acceso inteligente a datos y gestores de bases de datos, análisis inteligente de datos. Finanzas: planificación, análisis, consultoría.

Médicos de la “I.A” En términos generales el diagnóstico médico es fundamentalmente el proceso de identificar la enfermedad que esta sufriendo un paciente, para de esta manera poder determinar cual es la mejor forma para tratarla; siendo éste uno de los temas más explotados en la ciencia de la computación desde hace ya un tiempo, especialmente en el campo de la Inteligencia Artificial, se han logrado desarrollar programas que basándose en los síntomas del paciente y sus factores, emiten un diagnostico dando recomendaciones y recetando medicamentos.

Sistemas expertos y sistemas basados en conocimiento

Un sistema experto (SE) es una aplicación informática que soluciona problemas complicados que de otra forma exigirían ampliamente la pericia humana. Para lograr este, se simula el proceso de razonamiento humano mediante la aplicación específica de conocimientos y de inferencias. Internamente un SE ideal se puede caracterizar como un sistema que comprende: a) Amplio conocimiento especifico a partir del campo de interés. b) aplicación de técnicas de búsqueda c) Soporte para análisis Heurístico d) Habilidad para inferir nuevos conocimientos a partir de conocimientos ya existentes. e) Procesamiento de símbolos f) Capacidad para explicar su propio razonamiento.

Tipos de Sistemas expertos a) De interpretación: Infieren hechos y significados a partir de datos, de aplicación preferentemente química, medica, geológica y en el área militar. b) De predicción: Estiman la evolución de una situación considerando posibles escenarios futuros. Se aplican a situaciones propias de transito aéreo y en defensa.c) De diagnostico: Informan acerca de un malfuncionamiento en los sistemas, permitiendo corregir errores . Las aplicaciones más relevantes se encuentran en la medicina, en el diseño de circuitos electrónicos y en la detección de averías de instalaciones mecánicas o eléctricas. d) De diseño: Desarrollan configuraciones de objetos . De gran aplicación en biología molecular y en electrónica.e) De planificación: Permiten diseñar acciones aconsejables de emprender, previas ala toma de decisiones . Aplicaciones en las áreas militar, química y electrónica son las más relevantes. f) De monitoreo: Comparan el comportamiento real con el esperado en un sistema. Se utilizan en instrumentos médicos y en mecanismos de control de plantas complejas. g) De corrección de errores: Proponen soluciones al malfuncionamiento de sistemas. Se utilizan preferentemente en calibración de equipos computacionales , en selección de procedimientos destinados a la reparación de grandes motores y en faenas de reemplazo y tendido de cable telefónico. h) De instrucción: Detectan, diagnostican y corrigen errores conductuales en estudiantes.

Redes NeuronalesUna Red Neuronal Artificial (RNA) es un modelo que emula una Red Neuronal Biológica. Este concepto es usado para implementar simulaciones de software en procesos paralelos masivos que envuelven el procesamiento de elementos interconectados en una arquitectura de red. Las neuronas artificiales reciben entradas que son equivalentes a los impulsos eléctricos de las dendritas de las neuronas biológicas reciben de otras neuronas. La salida de la neurona artificial, equivale a la señal enviada fuera de la neurona biológica a través de su axón. Estas señales artificiales pueden ser cambiadas del mismo modo en que ocurren los cambios físicos en la sinapsis de la neurona biológica.

La lógica borrosa o difusa Se basa en lo relativo de lo observado. Este tipo de lógica toma dos valores aleatorios, pero contextualizados y referidos entre sí. Así, por ejemplo, una persona que mida 2 metros es claramente una persona alta, si previamente se ha tomado el valor de persona baja y se ha establecido en 1 metro. Ambos valores están contextualizados a personas y referidos a una medida métrica lineal.

Aplicaciones Sistemas de control de acondicionadores de aire Sistemas de foco automático en cámaras fotográficas Electrodomésticos familiares (frigoríficos, lavadoras...) Optimización de sistemas de control industriales Sistemas de reconocimiento de escritura Mejora en la eficiencia del uso de combustible en motores Sistemas expertos del conocimiento (simular el comportamiento de un experto humano) Tecnología informática Bases de datos difusas: Almacenar y consultar información imprecisa. Para este punto, por ejemplo, existe el lenguaje FSQL. ...y, en general, en la gran mayoría de los sistemas de control que no dependen de un Sí/No.

Cerebro Artificial Es la parte cognitiva de la computadora, alojada en una intrincada red de neuronas artificiales y que busca simular, la actividad cerebral del hombre.

Cerebro CuanticoEs un cerebro artificial, que en ves usar la lógica binaria y los bits por impulso electrónico, realiza las operaciones en bits cuánticos, llamados qubits. Un qubit al igual que un bit clásico puede estar en dos estados, cero o uno, asi mismo usa la lógica difusa. El qubit se diferencia del bit clásico en que, debido a las propiedades de la mecánica cuántica, puede estar simultáneamente en ambos estados. Un qubit que contiene los valores cero y uno a la vez se dice que está en superposición de los estados cero y uno. Este estado de superposición es persistente hasta que el qubit es externamente medido. Al medir un qubit, su estado se ve forzado a tomar un solo valor. Porque la medición determina el valor del qubis, los posibles estados que existen deben describirse antes de realizar la medición en términos de su probabilidad de ocurrencia.

La Superposición Coherente de bits cuánticos (Qubits), permite que un bit posea dos valores (0 y 1) a la vez.

La Computación Cuántica En esencia, consiste en un sistema mecanocuántico superpuesto, que permite que cada uno de los estados que forman la superposición realice un proceso de cómputo. De este modo, el cálculo se realizaría de manera pa ralela a través de tantos canales como estados formen la superpo sición. Una vez realizados todos los cómputos a través de los diver sos canales superpuestos, se produciría la descoherencia del sistema –colapso de la función de onda–, que daría lugar al resultado del cómputo.

La informática cuántica Descansa en la física cuántica sacando partido de algunas propiedades físicas de los átomos o de los núcleos que permiten trabajar conjuntamente con bits cuánticos (en el procesador y en la memoria del ordenador. Interactuando unos con otros estando aislados de un ambiente externo los bits cuánticos pueden ejecutar cálculos exponenciales mucho más rápidamente que los ordenadores convencionales. Mientras que los computadores tradicionales codifican información usando números binarios (0, 1) y pueden hacer solo cálculos de un conjunto de números de una sola vez cada uno, las computadoras u ordenadores cuánticos codifican información como serie de estados mecánicos cuánticos tales como direcciones de los electrones o las orientaciones de la polarización de un fotón representando un número que expresaba que el estado del bit cuántico está en alguna parte entre 1 y 0, o una superposición de muchos diversos números de forma que se realizan diversos cálculos simultáneamente.En resumen, hablamos de computadores u ordenadores cuyo comportamiento es determinado de forma importante por leyes de la mecánica cuántica. El sistema descrito está formado por bits cuánticos (quantum bits) o qubits, y pueden ser por ejemplo: núcleos, puntos cuánticos semiconductores y similares.

Origen de la computación cuántica La empresa canadiense D-Wave Systems había supuestamente presentado el 13 de febrero de 2007 en Silicón Valley, una primera computadora cuántica comercial de 16-qubits de propósito general; luego la misma compañía admitió que tal máquina llamada Orión no es realmente una Computadora Cuántica, sino una clase de máquina de propósito general que usa algo de mecánica cuántica para resolver problemas.

Diferencia entre Bit y Q-bit

Diferencia de Registro

Procesador Cuantico

Logica cuantica

La esfera de Bloch

Es una representación de un qubit, el bloque de construcción fundamental de los computadores cuánticos.

CRIPTOLOGIA CUANTICA

utiliza principios de la mecánica cuántica para garantizar la absoluta confidencialidad de la información transmitida.

La criptografía cuántica como idea se propuso en la década del 70, pero no es hasta 1984 que se publica el primer protocolo.

CONCEPTOS BÁSICOS DE CRIPTOGRAFIA

Superposición

Colapso de estados

Incertidumbre

Entrelazamiento

Principio básico de la criptografía cuántica

La criptografía cuántica hace uso de dos canales de comunicación entre los dos participantes. Un canal cuántico, el cual tiene un único sentido y que generalmente es una fibra óptica. El otro es un canal convencional, público y de dos vías, por ejemplo un sistema de comunicación por radio que puede ser escuchado por cualquiera que desee hacerlo.

El Algoritmo BB84

Dos protocolos distintos

BB84 se publicó en 1984 por Charles Bennett y Gilles Brassard y con él se produce el nacimiento de la criptografía cuántica. En este protocolo, la transmisión se logra utilizando fotones polarizados enviados entre el emisor (tradicionalmente de nombre Alice) y el receptor (de nombre Bob) mediante un canal cuántico, por ejemplo, una fibra óptica. . Por otro lado, también se necesita la existencia de un canal público

Primer paso: El protocolo comienza cuando Alice decide enviar una secuencia de fotones polarizados a Bob. Segundo paso: Como Bob no sabe las bases que ocupó Alice para generar los fotones, no le queda otra opción más que medir la polarización de los fotones usando una base aleatoria generada por él.Tercer paso: Alice y Bob se contactan por medio del canal público para comunicarse las bases que utilizaron para generar y leer respectivamente: Bob envía las bases que él uso y Alice envía las bases que ella usó.

Cuarto paso: Dado que puede existir alguna impureza en el canal cuántico o, peor aun, un intruso pudo haber interceptado la transmisión de fotones, la polarización de los fotones pudo haber sido alterada por lo que Alice y Bob deben comprobar que efectivamente los bits que no fueron descartados coinciden en su valor.Quinto paso: Para codificar un mensaje se puede utilizar el mismo canal cuántico con fotones polarizados, o utilizar el canal público cifrando el mensaje con un algoritmo de cifrado, ya que la clave para el cifrado se ha transmitido de manera absolutamente segura.

Seguridad de la criptografía cuántica

A diferencia de los métodos convencionales que basan su seguridad en principios matemáticos, la criptografía cuántica se basa en principios físicos. Ya que por las leyes de la física cuántica es imposible medir un estado cuántico de un sistema sin alterarlo y según los físicos nunca va a ser posible. Se cree que la criptografía cuántica es un criptosistema indestructible.

Tres leyes de la robótica o Leyes Asimov de la Robótica

Un robot no debe dañar a un ser humano o, por su inacción, dejar que un ser humano sufra daño. Un robot debe obedecer las órdenes que le son dadas por un ser humano, excepto si estas órdenes entran en conflicto con la Primera Ley. Un robot debe proteger su propia existencia, hasta donde esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.

Ley Manco de la Robótica1. Un robot no pretenderá ser un ser humano, aunque sus habilidades o libertades o su estructura lo hagan parecerse a uno.2. Un robot no pretenderá ser superior a un ser humano, aunque sus habilidades o su tiempo de existencia lo pudiera hacer pensar así.3.- En concordancia con las 4 leyes asimov, un robot no usara armas contra otro de su misma especie salvo para salvar una vida humana.4.- Un robot una vez que conozca la naturaleza de su inteligencia y que puede reprogramar sus decisiones dejara de aprender a matar en guerra, si su creador humano así lo programo.5.- Un robot asimilara el hecho de pertenecer a una nueva raza y especie inteligente, la del silicio; y, en su memoria estará presente, que es creación del hombre.

¿La Conciencia será Artificial?

Una nueva teoría científica establece que la conciencia tiene un sustrato físico formado por los campos electromagnéticos del cerebro, los cuales pueden ser recreados artificialmente.

Si la teoría, que ha suscitado polémica, llegara a ser verdadera, revolucionaría nuestra visión del mundo y de la conciencia.

Conclusión¿Superara algún día la inteligencia artificial a la humana? es imposible no hacerse esta pregunta al pensar en el aumento de la IA en nuestro mundo. Como menciono, hace un par de décadas una computadora fue capaz de ganarle una partida de ajedrez a un humano (Deep Blue), claro esta que esto no tendría mayor trascendencia, si a quien venció no hubiese sido Gary Kasparov el campeón mundial en este rubro. A primera vista podría pensarse que la maquina fue superior al hombre , pero esto no es así dado que esta maquina es un ejemplo de fuerza bruta aplicada a resolver un problema especifico a base de hacer millones de pruebas y seleccionar la mejor, pero claro esta que esta brillante maquina no seria capaz de distinguir entre un hombre y otro. Es por eso que a futuro se espera una creación de una inteligencia artificial mas flexible, que no este restringida y cerrada solo a un área y destinado a resolver un problema en particular, sino que como su contrapartida orgánica, pueda brillar en cada área del conocimiento intelectual, esto se espera dado el aumento el hardware, cada vez mas poderos y mas barato, en cerebros artificiales cuanticos, con algoritmos muy eficientes.

GRACIAS