viernes, 21 de marzo de 2014

HUERISTICAS Y EL PROBLEMA DEL AGENTE VIAJERO


HUERISTICA:

Se denomina heurística a la capacidad de un sistema para realizar de forma inmediata innovaciones positivas para sus fines. La capacidad heurística es un rasgo característico de los humanos, desde cuyo punto de vista puede describirse como el arte y la ciencia del descubrimiento y de la invención o de resolver problemas mediante la creatividad y el pensamiento lateral o pensamiento divergente. 








Heurísticas

Las heurísticas son métodos inteligentes que buscan una buena solución en un tiempo de cómputo razonable, pero sin garantizar que ésta sea la óptima (Johnson et al., 2002).

Existen diferentes tipos de heurísticas (Glover, Gutin, Yeo y Zverovich, 2001):

  •  Heurísticas constructivas. Procedimientos que se encargan de obtener una solución a partir de un criterio inicial, esto es, construyen una solución factible.
  •  Heurísticas de búsqueda local. Procedimientos para mejorar soluciones ya encontradas. Tratan de optimizar localmente alrededor de una solución, ubicando mínimos locales.
  • Heurísticas combinadas: Procedimientos que constan de una heurística constructiva y una heurística de búsqueda local.
  • Algunas heurísticas para el Problema del Agente Viajero Asimétrico son las siguientes (Cirasella, Lyle, McGeoch y Zhang, 2000):

 PROBLEMA DEL AGENTE VIAJERO







Problema del Agente Viajero (TSP) ¿En qué consiste? Aplicaciones Historia Modelo El Problema del Agente Viajero puede resolverse de diferentes maneras: Ejemplo • Reparto de productos.

• Transporte.

• Robótica.

• Turismo y agencias de viajes.

• Horarios de transportes laborales y/o escolares.

• Inspecciones a sitios remotos.

• Secuencias. Inicia em 1850. William Rowan Hamilton, y Thomas Penyngton Kirkman . Y es justamente a Hamilton a quien se le debe el término de circuitos hamiltonianos. solución del problema del agente viajero desde un punto de vista gráfico,originado en un juego inventado por este matemático en 1859. • Enumeración de todas las soluciones factibles. •Métodos exactos. También llamados algoritmos óptimos, intentan descartar familias enteras de posibles soluciones, tratando así de acelerar la búsqueda y llegar a una óptima.

• Heurísticas. Son métodos obtienen buenas soluciones en tiempos de cómputo muy cortos. las rutas posibles entre 12 ciudades son 479.001.600combinaciones y los caminos individuales entre ciudades son el sumatorio delas 12-1 ciudades es decir 66.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El problema consiste en determinar la mejor ruta o mínimo recorrido, que serealice entre las 12 ciudades, partiendo desde un punto de partida yregresando a este (ciclo Hamiltoniano), además se tiene que visitar todas lasciudades una sola vez. A continuación se mencionan las ciudades de trabajo:

Bogotá

Cali

Medellín

Pasto

Bucaramanga

Villavicencio

Armenia

Valledupar

Leticia

Yopal

Florencia

Puerto Inírida el PAV iba ganando notoriedad como un problema prototipo de problemas duros en optimización combinatoria

Este problema se abrió camino cuando George Dantzig, Ray Fulkerson, y Selmer Johnson (1954) publicaron una descripción de un método de solución del PAV titulado “Solutions of a large scale traveling salesman problem“, “Soluciones de gran escala para el problema del agente viajero”. para resolver una instancia de 49 ciudades, un agente viajero o bien una persona que desea visitar un conjunto n de ciudades y que se le dan los costos, las distancias o el tiempo de viajar de una ciudad que le podemos llamar i a una ciudad que le podemos llamar j.

Y tiene dos condiciones:regresar a la misma ciudad de la cual partió y no repetir ciudades, es decir, si ya visitó laciudad 3 una vez ya no se puede volver a pasar por esa ciudad. Con el objetivo de encontrar una ruta o un camino que sea el más corto posible. Algunas heurísticas para el Problema del Agente Viajero Asimétrico El vecino más cercano (heurística constructiva).

Moverse de una ciudad a la siguiente, de tal forma que, de todas las opciones, la ciudad elegida sea la más cercana a donde se encuentra ubicado el agente viajero Inserción aleatorizada (heurística constructiva)
consiste en crear una ruta inicial de la forma más económica posible, después elegir una trayectoria de forma aleatoria, y eliminar los vértices que pertenecen a ella Búsqueda local (2-opt).

El movimiento 2-Opt consiste en eliminar dos aristas rompiendo una ruta inicial en dos caminos, y reconectándolos de una manera diferente para obtener un nuevo ciclo Conclusiones
• En general, los dos algoritmos constructivos son capaces
de llegar al óptimo en instancias pequeñas, todos con un
tiempo de cómputo pequeño.
• En instancias grandes, la miopía del vecino más cercano se hace evidente, sin embargo, es el algoritmo con el mejor tiempo de cómputo, esto es, el más rápido.
• La inserción aleatorizada ofrece soluciones de buena calidad aun en instancias grandes, pero es más tardada que el vecino más cercano.
• La búsqueda local unida al vecino más cercano genera una mejora significativa sin comprometer el tiempo. Unida a la inserción aleatorizada, sigue obteniendo muy buenas soluciones, sin embargo, el tiempo aumenta considerablemente.
• Para decidir qué algoritmo utilizar se debe ponderar tanto el tiempo que se tiene para dar una solución, así como qué tan estricta es la exigencia de la calidad de la solución.


sábado, 8 de marzo de 2014

Problemas y Espacios De Estados De la (IA)


PROBLEMAS Y ESPACIO DE ESTADOS
Un problema típico de la Inteligencia Artificial consiste en buscar un estado concreto entre un conjunto determinado, al que se le llama espacio de estados.

.Muchos de los problemas que pueden ser resueltos aplicando técnicas de inteligencia artificial se modelan en forma simbólica y discreta definiendo las configuraciones posibles del universo estudiado. El problema se plantea entoces en términos de encontrar una configuración objetivo a partir de una configuración inicial dada, aplicando transformaciones válidas según el modelo del universo. La respuesta es la secuencia de transformaciones cuya aplicación succesiva lleva a la configuración deseada


Ejemplo de espacio de estados
Descripción del problema:

Un arriero se encuentra en el borde de un rio llevando un puma, una cabra y una lechuga. Debe cruzar a la otra orilla por medio de un bote con capacidad para dos (el arriero y alguna de sus pertenecias). La dificultad es que si el puma se queda solo con la cabra la devorará, y lo mismo sucederá si la cabra se queda sola con la lechuga. ¿Cómo cruzar sin perder ninguna pertenencia?
Representación de las configuraciones del universo del problema:

Basta precisar la situación antes o después de cruzar. El arriero y cada una de sus pertenencias tienen que estar en alguna de las dos orillas. La representación del estado debe entonces indicar en que lado se encuentra cada uno de ellos. Para esto se puede utilizar un término simbólico con la siguiente sintáxis: estado(A,P,C,L), en que A, P, C y L son variables que representan, respectivamente, la posición del arriero, el puma, la cabra y la lechuga. Las variables pueden tomar dos valores: i y d, que simbolizan respectivamente el borde izquierdo y el borde derecho del rio. Por convención se elige partir en el borde izquierdo. El estado inicial es entoncesestado(i,i,i,i). El estado objetivo es estado(d,d,d,d).
Definición de las reglas de transición:

El arriero tiene cuatro acciones posibles: cruzar solo, cruzar con el puma, cruzar con la cabra y cruzar con la lechuga. Estas acciones están condicionadas a que ambos pasajeros del bote estén en la misma orilla y a que no queden solos el puma con la cabra o la cabra con la lechuga. El estado resultante de una acción se determina intercambiando los valores i y d para los pasajeros del bote.
Generación del espacio de estados

En este ejemplo se puede explicitar todo el espacio de estados (el número de configuraciones está acotado por 24).



estadomovidas
cruza solocon pumacon cabracon lechuga
estado(i,i,i,i)problemaproblemaestado(d,i,d,i)problema
estado(d,i,d,i)estado(i,i,d,i)imposibleestado(i,i,i,i)imposible
estado(i,i,d,i)estado(d,i,d,i)estado(d,d,d,i)imposibleestado(d,i,d,d)
estado(d,d,d,i)problemaestado(i,i,d,i)estado(i,d,i,i)imposible
estado(d,i,d,d)problemaimposibleestado(i,i,i,d)estado(i,i,d,i)
estado(i,d,i,i)problemaimposibleestado(d,d,d,i)estado(d,d,i,d)
estado(i,i,i,d)problemaestado(d,d,i,d)estado(d,i,d,d)imposible
estado(d,d,i,d)estado(i,d,i,d)estado(i,i,i,d)imposibleestado(i,d,i,i)
estado(i,d,i,d)estado(d,d,i,d)imposibleestado(d,d,d,d)imposible
estado(d,d,d,d)problemaproblemaestado(i,d,i,d)problema


Este espacio de estados también se puede representar mediante un grafo equivalente.
Solución del problema

El camino que pasa por la siguiente secuencia de estados es una solución del problema:estado(i,i,i,i)
cruza con cabra
estado(d,i,d,i)
cruza solo
estado(i,i,d,i)
cruza con puma
estado(d,d,d,i)
cruza con cabra
estado(i,d,i,i)
cruza con lechuga
estado(d,d,i,d)
cruza solo
estado(i,d,i,d)
cruza con cabra
estado(d,d,d,d)







ejemplo de solución de estados 



viernes, 7 de marzo de 2014

IA INTELIGENCIA ARTIFICIAL


QUE ES LA INTELIGENCIA?
El significado de la inteligencia es muy complejo:Se considera como la habilidad para encontrarle solución a los problemas, crear nuevas ideas con las ideas previas, capacidad para relacionar y entender relaciones pero también puede ser definida como la capacidad de comprensión, de aplicación y de interpretación de los nexos lógicos, concretos y teóricos. De una persona a otra, la inteligencia puede variar en grado, en intensidad y en extensión.
Hay distintos tipos de inteligencia:
  • Una que penetra mejor en la profundidad de las cuestiones captando los sentidos más sutiles .
  • La otra es la de la mayor apropiación lógica.
  • La tercera la que permite la retención de un amplio abanico de nociones.



QUE ES ARTIFICIAL?
Artificial es algo que no es natural  se refiere a un producto de la actividad humana; es decir «hecho por el hombre», Su sentido original en relación con un artefacto o artificio  ambos haciendo referencia a elementos que son elaborados a partir de la inteligencia y creatividad del ser humano básicamente hacen  un sustituto de lo natural.
Gran parte de los elementos artificiales que ha creado el ser humano a lo largo de la historia tuvieron que ver con la búsqueda de mejorar la calidad de vida. Hoy en día, por eso, el ser humano actual se halla rodeado por un estilo de vida que poco tiene de natural y que ha perdido casi contacto con todo lo que estaba ya en la Tierra antes de su llegada. Las grandes ciudades carecen de contacto con los elementos naturales y la vida está completamente dominada por una variedad significativa de artificios y artefactos de distinto tipo.



 INTELIGENCIA ARTIFICIAL ( IA )?
Se denomina Inteligencia Artificial a la rama de la ciencia informática dedicada al desarrollo de agentes racionales no vivos.Por lo tanto, y de manera más específica la Inteligencia Artificial es la disciplina que se encarga de construir procesos
  • Ejecución de una respuesta predeterminada por cada entrada (análogas a actos reflejos en seres vivos).
  • Búsqueda del estado requerido en el conjunto de los estados producidos por las acciones posibles.
  • Algoritmos genéticos (Análogo al proceso de evolución de las cadenas de ADN).
  • Redes neuronales artificiales (Análogo al funcionamiento físico del cerebro de animales y humanos).
  • Razonamiento mediante una Lógica formal (Análogo al pensamiento abstracto humano).
  • También existen distintos tipos de percepciones y acciones, pueden ser obtenidas y producidas, respectivamente por sensores físicos y sensores mecánicos en máquinas, pulsos eléctricos u ópticos en computadoras, tanto como por entradas y salidas de bits de un software y su entorno software.
sos que al ser ejecutados sobre una arquitectura física producen acciones o resultados que maximizan una medida de rendimiento determinada, basándose en la secuencia de entradas percibidas y en el conocimiento almacenado en tal arquitectura.
Existen distintos tipos de conocimiento y medios de representación del conocimiento. El cual puede ser cargado en el agente por su diseñador o puede ser aprendido por el mismo agente utilizando técnicas de aprendizaje.
También se distinguen varios tipos de procesos válidos para obtener resultados racionales, que determinan el tipo de agente inteligente. De más simples a más complejos, los cinco principales tipos de procesos son:

Varios ejemplos se encuentran en el área de control de sistemas, planificación automática, la habilidad de responder a diagnósticos y a consultas de los consumidores, reconocimiento de escritura, reconocimiento del habla y reconocimiento de patrones. Los sistemas de IA actualmente son parte de la rutina en campos como economía, medicina, ingeniería y la milicia, y se ha usado en gran variedad de aplicaciones de software, juegos de estrategia como ajedrez de computador y otros videojuegos.



ESCUELAS DE PENSAMIENTO
La IA se divide en dos escuelas de pensamiento:
La Inteligencia Artificial Convencional:Se conoce también como IA simbólico-deductiva e IA débil. Está basada en el análisis formal y estadístico del comportamiento humano ante diferentes problemas:Razonamiento basado en casos: Ayuda a tomar decisiones mientras se resuelven ciertos problemas concretos.
La Inteligencia Computacional:La Inteligencia Computacional (también conocida como IA subsimbólica-inductiva o IA fuerte) implica desarrollo o aprendizaje interactivo (por ejemplo, modificaciones interactivas de los parámetros en sistemas conexionistas). El aprendizaje se realiza basándose en datos empíricos.




En este vídeo Nao (pronunciado nou) es un robot humanoide programable y autónomo, desarrollado por Aldebaran Robotics, una compañía de robótica francesa con sede en París.En marzo de 2008, se lanzó la primera versión de producción del robot con su pequeño tamaño (58 centímetros) y sus variadas funciones de interacción, es la elección perfecta. Este pequeño robot puede hablar, bailar, detectar pendientes, levantarse cuando se cae, jugar al fútbol, coger objetos y conectarse a internet a través de una conexión inalámbrica; todo ello con un gran sentido del equilibrio.




 Resulta también interesante que, al encontrarse en constante evolución, encontramos antiguas referencias de robots en la ciencia ficción que ahora sabemos que son posibles a medio o largo plazo.




CIENTÍFICOS EN EL CAMPO DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL
Jeff Hawkins
John McCarthy
Marvin Minsky
Alan Turing, discípulo de John Von Neumann, diseñó el Test de Turing que debería utilizarse para comprender si una máquina lógica es inteligente o no.
Joseph Weizenbaum
Raúl Rojas
Ray Kurzweil