Sistemas Expertos |
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Desde que naciera la Inteligencia Artificial como tal ciencia,
a principios de los 60, hasta la actualidad, se han venido realizando
numerosos trabajos, especialmente en los Estados Unidos, para el
desarrollo de los diversos campos que componen la Inteligencia
Artificial. De todos esos campos, quizá el que puede tener
mayor número de aplicaciones prácticas sea el de los
Sistemas Expertos, siendo dichas aplicaciones de utilidad en temas
tan variados que pueden ir desde la medicina hasta la enseñanza
pasando por el CAD. En las empresas, los Sistemas Expertos empiezan a
tener cada vez mayor auge, hasta el punto de ir suponiendo un punto de
referencia importante en la toma de decisiones para la junta directiva.
En realidad, incluso se podría decir que el límite de las
aplicaciones objeto de los Sistemas Expertos está en la
imaginación humana, siendo siempre de utilidad allí
donde se necesite un experto.
Un Sistema Experto es una aplicación informática que simula el
comportamiento de un experto humano en el sentido de que es capaz de decidir
cuestiones complejas, si bien en un campo restringido. Para esto, se debe tener
en cuenta que la principal característica del experto humano viene a ser
el conocimiento o habilidades profundas en ese campo concreto, por
consiguiente, un Sistema Experto debe ser capaz de representar ese conocimiento
profundo con el objetivo de utilizarlo para resolver problemas, justificar su
comportamiento e incorporar nuevos conocimientos. Se podría incluir
también el hecho de poder comunicarse en lenguaje natural con las
personas, si bien esta capacidad no es tan determinante como las anteriores
de lo que se puede definir como Sistema Experto.
La potencia de un Sistema Experto se basa más en una gran cantidad de
conocimientos que en un formalismo deductivo muy eficaz. La idea que se
persigue cuando se construye un Sistema Experto es la de automatizar la labor
del experto, partiendo en ocasiones de información insuficiente o
incompleta.
Según la clase de problemas hacia los que estén orientados,
podemos clasificar los Sistemas Expertos en diversos tipos entre los que cabe
destacar diagnosis, pronóstico, planificación,
reparación e instrucción; vamos a ver algunas de
las aplicaciones existentes (o en periodo de desarrollo) para cada uno de los
campos citados.
Los sistemas de diagnosis siguen un proceso de búsqueda de
las razones del funcionamiento incorrecto de un sistema a partir de la
información disponible. Aquí se podrían tener en cuenta
tanto aplicaciones de diagnóstico médico como de averías.
En lo referente al diagnóstico médico, existe una serie de
aplicaciones extensa en número (FLUIDEX, EACH, TROPICAID, SPHINX, ...),
pero quizá la más conocida, a la vez que la más antigua,
podría ser MYCIN.
MYCIN es el primer Sistema Experto que llegó a funcionar con la misma
calidad que un experto humano, dando a su vez explicaciones a los usuarios
sobre su razonamiento. Antes del desarrollo de MYCIN (mediados de los 70), se
criticaba a la Inteligencia Artificial por resolver únicamente problemas
"de juguete", sin embargo, el éxito de MYCIN demostró que la
tecnología de los Sistemas Expertos estaba suficientemente madura como
para salir de los laboratorios y entrar en el mundo comercial. MYCIN es, en
definitiva, un sistema de diagnóstico y prescripción en medicina,
altamente especializado, diseñado para ayudar a los médicos a
tratar con infecciones de meningitis (infección que produce
inflamación de las membranas que envuelven al cerebro y la médula
espinal) y bacteriemia (infección que implica la presencia de bacterias
en la sangre). Dichas infecciones pueden ser fatales y a menudo aparecen
durante la hospitalización. El problema se complica por la necesidad de
actuar con rapidez.
Existen además en este campo Sistemas Expertos como TROPICAID, que
permiten obtener información adicional sobre los medicamentos más
usados. TROPICAID selecciona un conjunto de posibles diagnósticos a
partir del análisis del cuadro médico, y propone un tratamiento
óptimo para el caso concreto.
Por otra parte, el campo de la diagnosis abarca otras aplicaciones
además de las médicas (si bien pueden ser estas últimas
las más conocidas). En este caso se trata de fallos, averías o
anomalías que se producen generalmente en una máquina. Dentro de
este apartado existen también numerosas aplicaciones, pudiendo encontrar
incluso empresas en la propia CAPV que han desarrollado
trabajos dentro del campo de la diagnosis de equipos industriales complejos.
Tal es el caso de ADICORP (con su sistema TESP para la diagnosis de robots
Puma) que trabaja además en proyectos de Visión Artificial.
Los sistemas de pronóstico deducen consecuencias posibles a
partir de una situación. Su objetivo es determinar el curso del futuro
en función de información sobre pasado y presente.
Esto abarca diversos problemas, tales como predicciones
meteorológicas, predicciones demográficas, o incluso previsiones
de la evolución bursátil entre otros. Quizá la
aplicación más conocida sea PROSPECTOR, esto es un sistema para
la evaluación de emplazamientos geológicos (con el que se
encontró un yacimiento de mineral importante).
Existen también sistemas de planificación,
pudiéndose encontrar aplicaciones en este área, que establecen
una secuencia de acciones a realizar encaminadas a la consecución de
una serie de objetivos. En las empresas, la Inteligencia Artificial, que se
encontraba confinada en la "sala de ordenadores", se va abriendo paso hacia
la junta directiva. La razón de esto es simple: a medida que el mundo
empresarial se complica y se llega a la competencia internacional, el
conocimiento se convierte en el factor profesional más importante para
un ejecutivo. A la persona que esté planeando la estrategia a seguir
por su empresa o que tome decisiones en producción, marketing,
distribución o asignación de recursos, los Sistemas Expertos
le pueden demostrar que se pueden tomar decisiones con más conocimiento,
llevando a un aumento de ganancias así como a la obtención de
beneficios importantes para la empresa, como el aumento de su capacidad.
La medida de la efectividad de las operaciones de planificación y
control de una organización y su sensibilidad a los cambios, son
elementos importantes en la buena dirección de la producción. Los
planes y las decisiones en la producción se desarrollan y llevan a cabo
en un mundo de representaciones simbólicas de hechos y conjeturas,
muchas de las cuales no están informatizadas y representan la
experiencia y el conocimiento de expertos. En cada estadio de los procesos de
planificación, decisión y control para las operaciones de
producción, sea ésta automatizada o no, las personas expertas son
las que asesoran, localizan los fallos y dirigen. Ellas son las que ayudan a
interpretar la multitud de datos procedentes de los departamentos de
diseño, de la planta de producción y de los representantes de los
clientes, observan modelos procesables en dichos datos, prueban mentalmente, y
con ordenadores, posibles líneas de acción, recomiendan las
medidas que la gerencia debe tomar y ayudan luego a poner en marcha sistemas
pensados para conseguir planificaciones mejores, operaciones más fluidas
y una competencia más efectiva. Los Sistemas Expertos ofrecen
procedimientos informatizados para perfeccionar la toma de decisiones de la
gerencia por medio de la combinación del conocimiento que poseen los
expertos acerca del tipo de acciones que tiene que efectuar y la forma y el
tiempo en que debe llevarlas a cabo con la permanencia, lógica, memoria
y velocidad de cálculo del ordenador. En tanto que muchos sistemas
expertos se ocupan del razonamiento técnico más que del
gerencial, la gerencia puede obtener ordenadores de mucha potencia, con grandes
memorias, rápidos y programados para tratar problemas clave de forma
efectiva en un área empresarial determinada. Hay una tendencia creciente
a desarrollarlos y utilizarlos, sin embargo, los programas son caros y tienen
que ser analizados con cuidado para determinar su contribución potencial
al resultado final. Una de tales aplicaciones es el Palladian Operations
Advisor (de Palladian Software, Inc., en Estados Unidos), diseñado
específicamente para la dirección de la producción. Las
entradas a este programa comprenden las designaciones de procesos y
máquinas de fabricación de una planta, las especificaciones de
productos y el flujo de producción, a partir de lo cual puede
representar gráficamente la planta industrial y el flujo de cada tipo de
productos. Con estas representaciones pueden organizarse y reorganizarse las
operaciones de fabricación. El programa ayuda a la planificación
y programación, asesorando en lo que se refiere a los programas que
reducen el trabajo no deseable en niveles de proceso, ajustan el volumen de
producción a la demanda de clientes y evalúan los cambios en las
operaciones desde los puntos de vista económico y de producción.
Puede crear una influencia recíproca con los planificadores y directores
de planta a medida que las condiciones cambian a diario o a cada hora, como
consecuencia de averías mecánicas, modificaciones en los pedidos
de los clientes o crisis en el exterior. El Palladian Operations Advisor puede
analizar el estado de la combinación de productos para mantener la mayor
eficacia y rentabilidad posible de las operaciones.
Como caso concreto dentro de la CAPV, la empresa DATALDE ha desarrollado un
Sistema Experto para la planificación de la producción. Dicho
trabajo se centra en un taller de propósitos generales de unas
características determinadas, consistiendo la planificación en
ordenar en el tiempo las cargas originadas por los diferentes pedidos, de forma
que se asuman los objetivos de cumplimiento de plazos, distribución
eficaz del trabajo y gestión de colas y prioridades. Por su parte, la
empresa ROBOTIKER ha desarrollado un sistema de planificación y control
de producción integral, dentro del que se identifican algunas tareas
susceptibles de resolución mediante sistemas inteligentes (es un sistema
basado en MRP-II).
El éxito del directivo experto en la aplicación de sistemas
como los citados en las plantas de fabricación, grandes o
pequeñas, se mide por resultados tales como rendimientos mayores en la
calidad de los productos, entregas a los clientes dentro de plazo,
reducción de los retrasos en planta, reducción de costes
procedentes de errores, mejor utilización de los materiales, mejor
utilización del personal y mejora en las compras y reducción en
los costes de material.
El diseño es también un tema de planificación. En este
caso, a partir de una serie de requerimientos y restricciones, se obtiene el
objeto que las satisface. En este campo, LABEIN (Laboratorio de Ensayos e
Investigaciones Industriales, Centro de Investigación tutelado por el
Gobierno Vasco), desarrolló un sistema inteligente para el diseño
de motores eléctricos mediante la aplicación de las
tecnologías clásicas de Sistemas Expertos a los sistemas de
CAD/CAE de diseño y análisis. El problema que motivó este
proyecto era que ciertos motores, de entre los eléctricos, son de uso
frecuente en la industria exigiendo a la vez un diseño a medida de cada
caso, por ello se creyó conveniente desarrollar una herramienta que
asesorase o, incluso, dirigiera al operador.
Otro tipo de Sistemas Expertos son los orientados a la
reparación, sin embargo, no se puede decir que sea un tipo
realmente nuevo, ya que este enfoque abarca diagnosis y planificación.
Dentro de este grupo se incluyen sistemas como DELTA, que ayuda a los
mecánicos en el diagnóstico y reparación de locomotoras
diesel-eléctricas. DELTA no solo da consejos expertos, sino que
también presenta informaciones por medio de un reproductor de
vídeo. De hecho se podría encasillar a DELTA más en el
área de la instrucción que en reparación, dado que
además proporciona ayudas al trabajo que permiten al estudiante
determinar si existe o no un determinado problema, proporcionando
también formación específica sobre el modo de realizar
ciertas reparaciones.
Un sistema de instrucción (Sistema Experto para
formación) realiza un seguimiento del proceso de aprendizaje de un
estudiante. El sistema detecta errores de los estudiantes e identifica el
remedio adecuado, es decir, desarrolla un plan de enseñanza para
facilitar el proceso de aprendizaje y la corrección de errores.
Además de DELTA, existen numerosos sistemas de este tipo; STEAMER,
por ejemplo, se creó para enseñar a los oficiales de la armada
los problemas de funcionamiento de una planta de propulsión a vapor,
como las que impulsan a ciertos barcos. Este era el problema de
formación más importante que existía, dada la complejidad
de los sistemas. El objetivo es dar al estudiante una concepción global
de lo que pasa en la planta en cualquier momento, con la ventaja de que
además el modelo de presentación es gráfico (utilizando
Interlisp). Con un objetivo similar al de STEAMER, Construcciones
Aeronáuticas S. A. (CASA) desarrolló el Proyecto Eolo CN-235. En
este caso, el problema está en el hecho de que pilotar un avión
que cuesta cientos de millones de pesetas es un asunto muy serio a la vez que
peligroso, lo que exige mucho tiempo de entrenamiento, tanto para pilotos como
mecánicos, suponiendo para las compañías aéreas un
gran problema, dado el elevado coste de los cursos y la escasez de
instructores. El proyecto surgió de la voluntad de Construcciones
Aeronáuticas S. A. de ofrecer un curso específico para pilotos y
técnicos de mantenimiento, a todos los compradores del avión CN-
235. Eolo CN-235 es un sistema de enseñanza interactivo que integra
gráficos, texto y vídeo.
Otro sistema de este tipo, aunque en este caso orientado a medicina, es
GUIDON, pensado para que lo utilicen las Facultades de Medicina para formar a
los médicos en la realización de consultas. GUIDON viene a ser
una reorganización de MYCIN con intenciones educativas, por esto, tiene
la ventaja adicional de disponer de toda la base de conocimientos de MYCIN
además de la experiencia acumulada, por consiguiente, puede recuperar
como ejemplo cualquier caso que MYCIN haya tratado.
Además de las áreas de aplicación ya citadas, existen
otras como las relativas a los sistemas de interpretación, que realizan
tareas de inferencia a partir de una serie de datos observables (p. ej.
análisis de imágenes, o bien interpretación de
señal).
Para concluir con esta exposición de aplicaciones de Sistemas
Expertos, solamente indicar que el futuro de dichas aplicaciones pasa por la
imaginación de cada uno, siempre que el área elegida requiera la
presencia de un experto para la obtención de cualquier tipo de
beneficio.
Sistemas Expertos:
Areas de Aplicación.
por
Fco. Javier Mtz. de Ibarreta León
Bibliografía
Elaine Rich.
Programa IMI - S.P.R.I.
David Bendel Hertz.
M. K. Chytil / R. Engelbrecht.
J. P. C. - PC Magazine Actual.
Arantza Díaz de Ilarraza / Isabel Fernández de Castro.
Eloy López Para (S.P.R.I.) - Boletín 18 Programa IMI (Febrero '85).
Paul Harmon / David King.
Referencias
CAPV: Comunidad Autónoma del País Vasco.
Javier Mtz. de Ibarreta (Abril 1994; revisión, adaptación y conversión a HTML: Junio 1997) |
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© Fco. Javier Mtz. de Ibarreta León, 1997-2003
Abril 1997 [Ultima actualización de la página: Diciembre 2003] |