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El perceptrón + Ejemplo simple en MatLab con código

 Perceptron - Data Science Consulting

 Introducción

El perceptrón es la forma más simple de representar una red neuronal, es ampliamente utilizado para la clasificación de patrones linealmente separables, o sea, que se localizan en lados opuestos en un híperplano, o en otras palabras, que puedan ser seccionados por una línea de manera limpia, sin llegar a invadir un lado u otro.


    • Un hiperplano es un objeto de dimensión n-1 que actúa en un espacio de dimensión n


El perceptrón como modelo matemático consiste en una sola neurona con pesos ajustables y un umbral. Cabe mencionar que este modelo solo puede devolvernos dos resultados, uno correcto y uno incorrecto en caso de que la clasificación no sea linealmente separable, esto se traduce como activación o no activación. 

 

Código en Matlab

Cuando buscamos representar este modelo de neurona clasificadora en MatLab utilizamos el comando “net”, agregamos el valor de los pesos en una matriz y los comandos para graficar la clasificación de la forma:

 

 %Perceptron  
 %Redes Neuronales Artificiales  
 %Pesos  
 x =[-0.5 -0.5 0.3 -0.1; -0.5 0.5 -0.5 1]  
 d = [1 1 0 0]  
 plotpv(x,d);  
 %newp new perceptron  
 net = newp(minmax(x),1); %new perceptron  
 y = sim(net,x)  
 net = train(net,x,d); %entrenamiento de la neurona  
 Y = sim(net,x);  
 x1 = x + rand(2,4) %%Ruido  
 y1 = sim(net,x1);  
 plotpc(net.IW{1},net.b{1}); %Hiperplano  
 x2 = x + 0.01 * rand(2,4);  
 %Agrupaciones  
 %Grupo 1 (0.1,1.2),(0.8),(0.1,1.2) = 1 1  
 %Grupo 2 (0.8 0.6), ()  
 %Grupo 3 ()  

 


 

 Fig. 1) Las agrupaciones de las dos clasificaciones fueron correctamente separadas por un hiperplano.




Fig. 2) Durante el proceso hubo que realizar 3 iteraciones durante 1 época para lograr la clasificación.

 

 


Fig. 3) Resultados en consola de la función ingresada al perceptrón donde x1 = x + rand(2,4) %%Ruido

 Referencias

1)  González Penedo, M. F. (s. f.). Adaline y Perceptron - Sistemas Conexionistas. Varpa Research Group. Recuperado 13 de julio de 2022, de http://www.varpa.org/~mgpenedo/cursos/scx/archivospdf/Tema3-0.pdf

 2)  Barrios, C. L. (s. f.). Clasificación de fallas con redes neuronales para grupos electrógenos. SciELO Cuba. Recuperado 13 de julio de 2022, de http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S1815-59012013000200006&script=sci_arttext

Análisis y caracterización de las diferencias entre el sistema cognitivo humano y los sistemas artificiales en una función cognitiva concreta

 Computing Machine Consciousness Stock Illustration - Illustration of  cyberspace, awareness: 96593207

Introducción

La función cognitiva que hemos decidido abordar es una función característica y probablemente la más privada del ser humano: la conciencia. Es una característica difícil de abordar dada su naturaleza, no es sencillo replicarla por completo. Se podría replicar algunas de sus características determinadas. Para comprender en lo global las ramas científicas que se dedican al estudio de la consciencia hemos revisado el artículo “El estudio de la conciencia: estado actual de la revista Salud Mental, vol. 25, núm. 5, octubre, 2002, pp. 1-9. “. En donde se menciona que la conciencia ha sido estudiada desde diversas aproximaciones filosóficas, psicológicas, médicas, psiquiátricas y neurofisiológicas, así como sus subramas y convergencias, llegando a comprender ciertos rasgos de los cuales se compone, mas no ha habido aún un consenso respecto a cómo se podría replicar en un escenario artificial o computacional por las diferentes disciplinas que lo estudian cada una desde su perspectiva. Llegando incluso John Watson en 1913, en su manifiesto “Por una psicología científica” (2) a argumentar que la conciencia y los estados subjetivos deberían ser eliminados de la discusión científica y reemplazados por aspectos conductuales replicables. En el cerebro ubicamos esta característica como una frecuencia medible (Alfa y Beta) (3). En cuanto a las ondas delta (0 a 3 Hrtz) son incompatibles con funciones conscientes como el aprendizaje o la memoria. Las cosas inanimadas no pueden tener conciencia, porque sólo los seres conscientes pueden ser inconscientes. (3)

Inspiración biológica en el área computacional

El interés por considerar la posibilidad de que las máquinas puedan pensar como un ser humano fue publicado en 1950 por Alan Turing en la revista “Mind” un trabajo en el que planteó la cuestión ¿pueden pensar las máquinas? y propuso lo que hoy se conoce como la prueba de Turing. (Ramón de la, 2002, p.8) Un buen punto de partida para investigaciones más profundas e introspectivas hacia lo que representa la experiencia consciente del ser humano. Cabe mencionar que hasta la actualidad (2022) ningún programador ha conseguido con éxito superar satisfactoriamente esta prueba. Lo que tenemos en la actualidad es un gran auge de inteligencia artificial, computación cognitiva y tecnología de gran difusión para solventar casi cualquier problemática que conlleva una secuencia lógica o estadística. Las computadoras son capaces de resolver problemas matemáticos con gran agilidad y esta capacidad ha avanzado de forma exponencial a través de las décadas. El cerebro compensa esta relativa lentitud en parte usando simultáneamente muchas neuronas conectadas en paralelo y arreglando el sistema de manera jerárquica. (Ramón de la, 2002, p.8) Mucho de esto llega a replicar ciertos comportamientos y capacidades humanas y de otros seres vivientes como: procesamiento de lenguaje natural, visión artificial, resolución de problemas aritméticos, control de movimientos y reacción a estímulos, entre otros. Pero específicamente, retomando los aspectos de la conciencia, pareciera que es un tema que no es popular abordar desde una perspectiva artificial.

Algunas características de la conciencia, y de los seres conscientes, son:

  • Estado de alerta: Estado contemplativo, también llamado en inglés “awareness”. Comprensión del entorno, espacio y tiempo.

  • Autoconciencia: Ser consciente del propio ser, del “yo” y como el entorno afecta los aspectos de la personalidad.

  • Meta-autoconciencia: Ser consciente de lo que afecta al propio ser, sentimientos o sensaciones positivas o negativas, desde un panorama de observación.

Principales Conclusiones

Se puede simular ciertas características de los seres vivos computacionalmente, pero como humanidad no hemos logrado llegar a tener una consciencia artificial. La consciencia es una característica que se desarrolla en primer plano, desde la mente del observador. Esta característica está grandemente vinculada a las interacciones que el sujeto tiene a lo largo de su vida con su entorno, lo cual causa trabajo de auto reflexión para poder llegar a procesar los estímulos externos de una forma interna, única y desde su propia perspectiva, lo cual llega a construir una forma de ser y de dirigirse a sus semejantes y a los elementos con los cuales interacciona. Para lograr generar una comportamiento semejante de forma artificial en una computadora se requiere de un diseño de una serie de experimentos muy especial en la cual intervengan especialistas de diferentes ramas, los cuales puedan aportar un porcentaje significativo de conocimientos sobre los estudios de la consciencia que generen experimentos replicables. No nos referimos a características como simple visión computacional o movimientos mecánicos, sino comportamientos auto reflexivos, posiblemente en una especie de micro sociedad de algoritmos computacionales, los cuales después de muchas iteraciones-experiencias puedan llegar a demostrar ciertas capacidades de conciencia y awareness.


Referencias y Bibliografía

  1. Ramón de La, El estudio de la conciencia: estado actual Salud Mental, vol. 25, núm. 5, octubre, 2002, pp. 1-9 Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz Distrito Federal, México

  2. Watson J: Psychology as the behaviorist views it. Psychol Rev, 20:158-177, 1913.

  3. Armstrong, D.M. (1968). A Material Theory of Mind. Londres Routlidge Kijan Paul.

Conciencia Artificial (I)

The nature of consciousness | Wall Street International Magazine

La conciencia artificial o conciencia de la máquina es un campo relacionado con la robótica cognitiva que tiene como objetivo probar diferentes tipos de enfoques filosóficos relacionados con el estudio de la conciencia.

La conciencia en sí misma ha sido un tema de estudio y debate a lo largo de los siglos. Diferentes ramas de la ciencia y la filosofía han estado luchando por determinar dónde se origina la conciencia y qué características deben considerarse para llamar a un ser 'consciente'.

Uno de los más interesantes es el concepto de "awareness" que es un concepto en inglés que conforma la conciencia. La conciencia como una característica de un ser consciente es la capacidad de ser consciente de sí mismo en ciertos criterios (conciencia de agencia, conciencia de objetivo y conciencia sensoriomotora). En el cerebro ubicamos esta característica como una frecuencia medible (Alfa y Beta) (1). En cuanto a las ondas delta (0 a 3 Hrtz) son incompatibles con funciones conscientes como el aprendizaje o la memoria. Las cosas inanimadas no pueden tener conciencia, porque sólo los seres conscientes pueden ser inconscientes. (2)

Neuropsicología de la conciencia


La conciencia y todos los demás fenómenos mentales son el resultado de una serie de reacciones neurobiológicas dentro del cerebro. Cada estímulo externo o interno tiene que ser procesado dentro del cerebro en forma de sinapsis y estructuras neuronales para convertirse en parte de nuestra experiencia-conciencia viva. En este punto dejaremos claro que a la fecha no existe una teoría científica aprobada de dónde se origina la conciencia o cuáles son las características base del concepto, sino muchos enfoques que intentan explicar los fenómenos de la misma. Lo que está claro es qué tipos de seres son y no son seres conscientes y a qué nivel aproximado.

 Joynes (1990) señala la posibilidad de la existencia de un género humano capaz de hablar, juzgar, razonar e incluso capaz de resolver problemas con la falta de conciencia.


Inteligencia artificial y conciencia


 Podemos considerar una entidad como consciente si posee algún tipo de sistema de percepción de alto nivel que le permita supervisar los estados y procesos cognitivos de dicha entidad. Los procesos de supervisión pueden incluir: creencias, recuerdos, deseos, necesidades, metas, miedos y mucho más.

Armstrong (1968) indica que los procesos son conscientes si la entidad crea la creencia de tenerlo como resultado de la supervisión de primera mano en lugar de como reflejo de su propia conducta.

Nava-Rivera (2001) afirma que la inteligencia artificial deberá abordar la autopercepción para construir un yo capaz de autopercepción.

El juego de la vida: una hipótesis para continuar


The Game of Life es un autómata celular diseñado por el matemático británico John Horton Conway en 1970. Consiste en un mecanismo independiente, una vez iniciada su ejecución el juego se desarrollará por sí solo dependiendo de su estado inicial. No requiere mayor interacción. Los elementos del juego son 'células' que 'nacen' y 'mueren' dependiendo de unidades de tiempo discretas que pueden considerarse turnos. Están actualizando siguiendo estas reglas:

🔘Una célula muerta con exactamente 3 células vecinas vivas "nace" (es decir, en el próximo turno estará viva).
🔘Una célula viva con 2 o 3 células vecinas vivas sigue viva, de lo contrario muere (por "soledad" o "superpoblación").

El Juego de la Vida podría ser un experimento potencial para agregar mecanismos de conciencia de forma pasiva, no tanto como la visión por computadora o la robótica, sino más bien de una manera filosófico-matemática agregando mecanismos de IA para recolectar información de cada 'turno' en el juego y el computadora en sí (calor, nivel de potencia, hilos en ejecución) podríamos tener un experimento mínimo de un ser consciente básico.
 
 
 

1) Brain Waves - an overview | ScienceDirect Topics. (s. f.). Sciencedirect. Recovered 30 of july 2021, from https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/brain-waves

 2)  Nava-Rivera, A. (2001). Neuropsicología de la conciencia (1.a ed., Vol. 1). Programa de Psicofisiología, Facultad de Psicología. U.N.A.M.

3) Armstrong, D.M. (1968). A Material Theory of Mind. Londres Routlidge Kijan Paul.  

4) Joynes, J. (1990) The origin of Consciousness of the bicameral Mind 2nd Ed. Boston Hougton Miffin.