SISTEMAS INTELIGENTES EN HARDWARE Por: Santos Martín López Estrada PhD. Ciencias computacionales...

SISTEMAS INTELIGENTES SISTEMAS INTELIGENTES EN HARDWAREEN HARDWARE

Por:Por:Santos Martín López EstradaSantos Martín López Estrada

PhD. Ciencias computacionalesPhD. Ciencias [email protected]@hotmail.com

ContenidoContenido

• IntroducciónIntroducción

• Inteligencia artificialInteligencia artificial

• Aplicaciones en softwareAplicaciones en software

• Sistemas inteligentes en hardwareSistemas inteligentes en hardware

• ConclusionesConclusiones

IntroducciónIntroducción

• Sistemas inteligentes (SI) naturalesSistemas inteligentes (SI) naturales– Humanos y animalesHumanos y animales– Tienen sus propios objetivosTienen sus propios objetivos

•Satisfacer sus necesidades primariasSatisfacer sus necesidades primarias

– Tienen sentidos y efectoresTienen sentidos y efectores•Perciben y manipulan su entornoPerciben y manipulan su entorno

– Aprenden de sus experienciasAprenden de sus experiencias•Almacenadas en memoria para adaptarse a Almacenadas en memoria para adaptarse a

situaciones cambiantes, mejorando su situaciones cambiantes, mejorando su rendimiento y eficiencia rendimiento y eficiencia


• Los SI artificialesLos SI artificiales– Tratan progresivamente de emular las Tratan progresivamente de emular las

capacidades de los SI naturalescapacidades de los SI naturales– Conjunto de algoritmos que tiene una Conjunto de algoritmos que tiene una

entrada de información que realiza la entrada de información que realiza la función de los sentidos y aprenden que función de los sentidos y aprenden que salidas producir (efectores), utilizando salidas producir (efectores), utilizando un conjunto de reglas (experiencias) un conjunto de reglas (experiencias) almacenadas en su memoria almacenadas en su memoria

IntroducciónIntroducción• Sistema naturalSistema natural • Modelo abstractoModelo abstracto

• Experiencia, Experiencia, conocimientoconocimiento

• Sistema artificialSistema artificial


• AtributosAtributos– PercepciónPercepción

• Manipulación, integración e interpretación de datos de Manipulación, integración e interpretación de datos de sensoressensores

– AcciónAcción• Coordinación, control y uso de sus capacidades para Coordinación, control y uso de sus capacidades para

cumplir una tareacumplir una tarea

– RazonamientoRazonamiento• Deducción, inducción, analogías. Superar la incertidumbreDeducción, inducción, analogías. Superar la incertidumbre

– Adaptación y aprendizajeAdaptación y aprendizaje• Comportamiento adaptativo ante un ambiente cambiante Comportamiento adaptativo ante un ambiente cambiante

para descubrir irregularidades y extender capacidadespara descubrir irregularidades y extender capacidades

Inteligencia ArtificialInteligencia Artificial

• La aplicación de técnicas de Inteligencia artificial La aplicación de técnicas de Inteligencia artificial (AI) conducen a la elección de sistemas de (AI) conducen a la elección de sistemas de razonamiento cuyo comportamiento emula el de razonamiento cuyo comportamiento emula el de la mente humana:la mente humana:

Redes neuronales

Modelos basados en la forma en que el cerebro realiza reconocimiento, aprendizaje, y procesos de planeación


– Lógica difusaLógica difusa• Refleja la manera en Refleja la manera en

que razonamos los que razonamos los humanos con reglas humanos con reglas aproximadasaproximadas

– Algoritmos genéticos Algoritmos genéticos • Aprovechan los Aprovechan los

conocimientos de la conocimientos de la investigación genética, investigación genética, modelando los modelando los principios de Darwin de principios de Darwin de selección naturalselección natural


– FractalesFractales• Asemejan la manera en que Asemejan la manera en que

los sistemas vivientes repiten los sistemas vivientes repiten patrones mientras crecenpatrones mientras crecen

– Teoría del caos Teoría del caos • Simulaciones matemáticas de Simulaciones matemáticas de

procesos que nunca son procesos que nunca son exactamente los mismos dos exactamente los mismos dos vecesveces

– Autómatas celularesAutómatas celulares• Modelan un universo de dos Modelan un universo de dos

dimensiones de células dimensiones de células vivientes y un conjunto simple vivientes y un conjunto simple de modos de interacción. de modos de interacción.

Inteligencia Artificial (áreas)Inteligencia Artificial (áreas)

• Sistemas expertosSistemas expertos– Razonan con el conocimiento en un dominio Razonan con el conocimiento en un dominio

limitado - los sistemas pueden aproximarse al limitado - los sistemas pueden aproximarse al razonamiento humano y a veces superarlo razonamiento humano y a veces superarlo

Explanationsubsystem

Inferenceengine

Knowledgeacquisitionsubsystem

Case specificdatabase

Knowledgebase

Userinterface

Developer'sinterface

User

Knowledgeengineer

Inteligencia Artificial (áreas)Inteligencia Artificial (áreas)• Lenguaje naturalLenguaje natural

– El objetivo de esta área consiste en extraer tanta El objetivo de esta área consiste en extraer tanta información como sea posible de un texto escritoinformación como sea posible de un texto escrito

– El problema inverso es la generación del lenguaje, El problema inverso es la generación del lenguaje, es decir dotar a la computadora de capacidades es decir dotar a la computadora de capacidades para generar sentencias de lenguaje naturalpara generar sentencias de lenguaje natural


• Reconocimiento de patronesReconocimiento de patrones– Agrupa técnicas de clasificación e Agrupa técnicas de clasificación e

identificación de subgrupos o conglomerados identificación de subgrupos o conglomerados de características comunes en cada grupode características comunes en cada grupo


• Visión Visión – Proporciona Proporciona

mecanismos de mecanismos de percepción que percepción que permite al sistema permite al sistema responder a su responder a su entorno de una entorno de una manera inteligente y manera inteligente y flexible flexible


• RobóticaRobótica– Los robots combinan Los robots combinan

elementos elementos mecánicos, sensores, mecánicos, sensores, y computadoras que y computadoras que les permiten tratar les permiten tratar con objetos reales y con objetos reales y realizar tareas de realizar tareas de forma precisa, rápida forma precisa, rápida y cómoda.y cómoda.


• Sistemas neuro-difusosSistemas neuro-difusos– Combinan las técnicas de redes neuronales y Combinan las técnicas de redes neuronales y

lógica difusa para dar solución a un mayor lógica difusa para dar solución a un mayor numero de problemasnumero de problemas

Aplicaciones en softwareAplicaciones en software

• XOLOTL XOLOTL (Laboratorio de Sistemas Inteligentes UNAM)(Laboratorio de Sistemas Inteligentes UNAM)

– Sistema integral de simulación vía InternetSistema integral de simulación vía Internet


• DART (Dynamic Analysis and Replanning DART (Dynamic Analysis and Replanning Tool)Tool)– Herramienta de planeación logísticaHerramienta de planeación logística

• American Airlines, programa de reruteo de American Airlines, programa de reruteo de contingenciascontingencias

• Agencia espacial europea, plantación del ensamblado Agencia espacial europea, plantación del ensamblado de una nave espacialde una nave espacial


• CASCAS (Computer Assisted Surgery (Computer Assisted Surgery SystemsSystems))– Crea un entorno o teatro de operaciones Crea un entorno o teatro de operaciones

en cirujias (Paciente, cirujano, en cirujias (Paciente, cirujano, herramientas)herramientas)• Intervenciones cardiacas, renales, etc.Intervenciones cardiacas, renales, etc.


• IBM realizo pruebas IBM realizo pruebas con la asci purple, con la asci purple, una una supercomputadora supercomputadora que puede realizar que puede realizar 460 billones de 460 billones de operaciones por operaciones por segundo capacidad segundo capacidad similar a la del similar a la del cerebro humanocerebro humano

Aplicaciones en hardwareAplicaciones en hardware

• Tradicionalmente los SI artificiales se desarrollan Tradicionalmente los SI artificiales se desarrollan en computadoras de propósito general en computadoras de propósito general

• Utilizan lenguajes que permiten manipular la Utilizan lenguajes que permiten manipular la información en diferentes niveles de abstraccióninformación en diferentes niveles de abstracción

• En algunas aplicaciones como robots autónomos, En algunas aplicaciones como robots autónomos, debido al reducido espacio disponible no es debido al reducido espacio disponible no es posible utilizar computadoras de propósito posible utilizar computadoras de propósito general con algún sistema operativo o interprete general con algún sistema operativo o interprete para sentencias de Inteligencia artificialpara sentencias de Inteligencia artificial

• Una alternativa para dotar a estos sistemas de Una alternativa para dotar a estos sistemas de inteligencia artificial, es el uso de arquitecturas inteligencia artificial, es el uso de arquitecturas de hardware de propósito especifico embebidas de hardware de propósito especifico embebidas en tales sistemas. en tales sistemas.


• Plataformas para diseño Plataformas para diseño de arquitecturasde arquitecturas– PCPC– PLC (controlador logico PLC (controlador logico

programable)programable)– MicrocontroladorMicrocontrolador– DSP (procesador digital DSP (procesador digital

de señales)de señales)– FPGA (Arreglo de FPGA (Arreglo de

compuertas compuertas programables en campo)programables en campo)


• Casas y edificios inteligentesCasas y edificios inteligentes– (http://www.smartsystemstech.com)(http://www.smartsystemstech.com)


• Casas y edificios Casas y edificios inteligentesinteligentes– Control automático Control automático

de accesos y de accesos y seguridadseguridad


• Casas y edificios Casas y edificios inteligentesinteligentes– Control automático Control automático

de equipo eléctrico de equipo eléctrico o vía telefónicao vía telefónica


• Casas y edificios Casas y edificios inteligentesinteligentes– Control automática Control automática

de iluminación de iluminación exterior e interiorexterior e interior


• Los SI ofrecen un muchas posibilidades en Los SI ofrecen un muchas posibilidades en seguridad vialseguridad vial– El GPS permite ubicar el vehículo y que este realice un El GPS permite ubicar el vehículo y que este realice un

reconocimiento de la zona a transitarreconocimiento de la zona a transitar


• Autos inteligentesAutos inteligentes– Inspección de Inspección de

obstáculos en la vía obstáculos en la vía e información de e información de traficotrafico


• Autos inteligentesAutos inteligentes– Asistencia cooperativaAsistencia cooperativa


• Autos inteligentesAutos inteligentes– E-call, transmisión de información relevante E-call, transmisión de información relevante

durante un accidentedurante un accidente


• Robots de Robots de exploraciónexploración– Reconocimiento y Reconocimiento y

exploración de exploración de lugares donde no lugares donde no puede llegar el puede llegar el hombrehombre


• Robot de Robot de reconocimiento DOKI reconocimiento DOKI (Intelligent Earth)(Intelligent Earth)– Sistemas con Sistemas con

procesamiento de procesamiento de imágenes para imágenes para reconocimiento de reconocimiento de rostros en tiempo realrostros en tiempo real


• Reconocimiento Reconocimiento aéreo UAV aéreo UAV (vehículos aéreos (vehículos aéreos no tripulados)no tripulados)– Realizan maniobras Realizan maniobras

de vuelo de manera de vuelo de manera autónoma durante autónoma durante operaciones de operaciones de vigilanciavigilancia


• Ehécatl (Hydra technologies)Ehécatl (Hydra technologies)– Primer UAV MexicanoPrimer UAV Mexicano– Presentado en la Feria Internacional de Presentado en la Feria Internacional de

Aeronáutica y espacio en Le Bourget Aeronáutica y espacio en Le Bourget Francia 2007Francia 2007

– Recibió el reconocimiento Al Aube al Recibió el reconocimiento Al Aube al Contribuidor Sobresaliente, otorgado por Contribuidor Sobresaliente, otorgado por la Asociación Internacional para la Asociación Internacional para Sistemas de Vehículos No Tripulados Sistemas de Vehículos No Tripulados (AUVSI) (AUVSI)

Trabajo desarrolladoTrabajo desarrollado

• Arquitecturas de Arquitecturas de sistemas sistemas inteligentes en inteligentes en FPGA para FPGA para reconocimiento de reconocimiento de patrones en patrones en señales de radarseñales de radar

Trabajo desarrolladoTrabajo desarrollado

• Arquitecturas para Arquitecturas para filtrado inteligente filtrado inteligente en señalesen señales

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

• Las aplicaciones de sistemas Las aplicaciones de sistemas inteligentes en tiempo real requieren inteligentes en tiempo real requieren de arquitecturas de computo de arquitecturas de computo eficientes y embebidaseficientes y embebidas

• Las computadoras personales de Las computadoras personales de escritorio y laptops son solo un tipo escritorio y laptops son solo un tipo de computadoras utilizadas para de computadoras utilizadas para desarrollar sistemas inteligentes.desarrollar sistemas inteligentes.

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