Sistemas Evolutivos Introduccion. Sistemas Evolutivos En éste trabajo se describe en forma general la arquitectura y aplicaciones de los Sistemas Evolutivos,

Sistemas Evolutivos Sistemas Evolutivos

IntroduccionIntroduccion

Sistemas EvolutivosSistemas Evolutivos

En éste trabajo se describe en forma En éste trabajo se describe en forma general la arquitectura y general la arquitectura y aplicaciones de los Sistemas aplicaciones de los Sistemas Evolutivos, donde un Sistema Evolutivos, donde un Sistema Evolutivo es una herramienta Evolutivo es una herramienta automatizada capaz de construir una automatizada capaz de construir una imagen del ambiente que la rodea y imagen del ambiente que la rodea y a partir de esta imagen resolver a partir de esta imagen resolver problemas, como un niño que problemas, como un niño que construye su propia imagen de la construye su propia imagen de la realidad y la utiliza para interactuar realidad y la utiliza para interactuar con su entorno.con su entorno.


Como primer punto se describe en forma Como primer punto se describe en forma general, cuales son los principales general, cuales son los principales problemas de la Informática actual y la problemas de la Informática actual y la arquitectura general de los Sistemas de arquitectura general de los Sistemas de Información y a partir de este punto se Información y a partir de este punto se sigue una secuencia en espiral donde en sigue una secuencia en espiral donde en cada vuelta de la secuencia se replantea la cada vuelta de la secuencia se replantea la arquitectura de los sistemas de arquitectura de los sistemas de información hasta terminar en la conclusión información hasta terminar en la conclusión con la arquitectura generalizada de los con la arquitectura generalizada de los Sistemas Evolutivos.Sistemas Evolutivos.


InvestigaciónInvestigación


Sistemas EvolutivosSistemas Evolutivos Uno de los problemas más graves de la Uno de los problemas más graves de la

Informática actual se presenta por su poca Informática actual se presenta por su poca capacidad para modelar en tiempo real los capacidad para modelar en tiempo real los fenómenos que ocurren en la realidad, ya fenómenos que ocurren en la realidad, ya que es común que cuando un Sistema de que es común que cuando un Sistema de Información: Nómina, Compilador, Información: Nómina, Compilador, Reconocedor de Imágenes, Sistema de Reconocedor de Imágenes, Sistema de Inventarios, Sistema Experto de Inventarios, Sistema Experto de Diagnóstico Médico, etc., se libera ya Diagnóstico Médico, etc., se libera ya prácticamente es obsoleto, ya sea porque:prácticamente es obsoleto, ya sea porque:


1) 1) El problema modelado se El problema modelado se modificómodificó..

2) 2) Porque el modelo no cubrió Porque el modelo no cubrió los aspectos esencialeslos aspectos esenciales..

3) 3) O simplemente la información O simplemente la información y el conocimiento que se tiene y el conocimiento que se tiene sobre el tema ha quedado sobre el tema ha quedado rebasado por algún nuevo dato o rebasado por algún nuevo dato o hecho conocido previamentehecho conocido previamente..


Es por lo anterior que es necesario Es por lo anterior que es necesario replantear el enfoque utilizado para replantear el enfoque utilizado para resolver problemas en Informática resolver problemas en Informática (representado por áreas como el (representado por áreas como el Desarrollo de Sistemas, la Ingeniería de Desarrollo de Sistemas, la Ingeniería de Software y la Ingeniería de Conocimiento) Software y la Ingeniería de Conocimiento) en el cual la tendencia es a la construcción en el cual la tendencia es a la construcción de sistemas estáticos e Incapaces de de sistemas estáticos e Incapaces de automantenerse y buscar métodos y automantenerse y buscar métodos y herramientas incapaces de recrear en herramientas incapaces de recrear en forma continua su imagen de la realidad o forma continua su imagen de la realidad o del problema a resolver.del problema a resolver.


Es dentro de este contexto donde Es dentro de este contexto donde surge el concepto de Sistema Evolutivo surge el concepto de Sistema Evolutivo como un sistema capaz de crear su como un sistema capaz de crear su propia imagen de la realidad y utilizarla propia imagen de la realidad y utilizarla para resolver problemas y en su para resolver problemas y en su momento mantener actualizada esta momento mantener actualizada esta imagen mediante un proceso continuo imagen mediante un proceso continuo de actualización.de actualización.


1 Rumbo al Constructor1 Rumbo al Constructor

En general se considera que un Sistema de En general se considera que un Sistema de Información o programa de cómputo tiene la Información o programa de cómputo tiene la arquitectura de la figura siguiente:arquitectura de la figura siguiente:

Entrada SalidaEntrada SalidaProceso


Arquitectura de un Sistema EvolutivoArquitectura de un Sistema Evolutivo Si se construye el sistema de información de Si se construye el sistema de información de

tal forma que los componentes sean tal forma que los componentes sean independientes en forma relativa entre sí y independientes en forma relativa entre sí y se da una interrelación entre el constructor se da una interrelación entre el constructor y el sistema de tal forma que cualquier y el sistema de tal forma que cualquier cambio en la descripción del sistema se cambio en la descripción del sistema se refleje en tiempo real en el sistema de refleje en tiempo real en el sistema de información, entonces se puede considerar información, entonces se puede considerar que la imagen de la realidad que tiene el que la imagen de la realidad que tiene el sistema de información es bastante sistema de información es bastante cercana a la que se quiere reflejar. cercana a la que se quiere reflejar.


Ahora bien cuando un programa Ahora bien cuando un programa sigue un conjunto de reglas o sigue un conjunto de reglas o instrucciones para resolver un instrucciones para resolver un problema se dice que es un problema se dice que es un Programa Deductivo, y a los Programa Deductivo, y a los métodos que construyen métodos que construyen programas deductivos se les programas deductivos se les conoce como métodos de conoce como métodos de programación deductiva.programación deductiva.


III ArquitecturaIII Arquitectura Con el fin de resolver problemas el sistema Con el fin de resolver problemas el sistema

evolutivo construye una imagen de la evolutivo construye una imagen de la realidad, por lo que en este punto se realidad, por lo que en este punto se describirá en forma general los principales describirá en forma general los principales métodos y algoritmos utilizados por los métodos y algoritmos utilizados por los Sistemas Evolutivos; para lo cual se partirá Sistemas Evolutivos; para lo cual se partirá de que el lenguaje de comunicación con el de que el lenguaje de comunicación con el exterior (o sea el lenguaje con el que se exterior (o sea el lenguaje con el que se plantean los problemas al Sistema plantean los problemas al Sistema Evolutivo y con el cual éste responde a los Evolutivo y con el cual éste responde a los requerimientos) y el lenguaje con el que el requerimientos) y el lenguaje con el que el Sistema Evolutivo construye su imagen de Sistema Evolutivo construye su imagen de la realidad son el mismo.la realidad son el mismo.

Arquitectura de un Sistema Arquitectura de un Sistema EvolutivoEvolutivo

PROCESOS

ESTRUCTURA DEL SISTEMADATOS

CONSTRUCTOR(mecanismo inductivo)

Ejemplos dela realidad

ADMINISTRADOR(mecanismo deductirvo)Problemas Soluciones


En la actualidad ya existen una En la actualidad ya existen una gran cantidad de herramientas gran cantidad de herramientas orientadas al manejo lingüístico orientadas al manejo lingüístico de los Sistemas Evolutivos y se de los Sistemas Evolutivos y se basan en que es relativamente basan en que es relativamente fácil encontrar los elementos de fácil encontrar los elementos de un Sistema dentro de las un Sistema dentro de las oraciones.oraciones.

Arquitectura General de un Arquitectura General de un Sistema EvolutivoSistema Evolutivo

Problemas NO resueltos

IMAGEN DE LA

REALIDAD

CONSTRUCTORRealidad

ADMINISTRADORProblemas Soluciones


Entonces un Sistema Evolutivo Entonces un Sistema Evolutivo debe tener la capacidad de debe tener la capacidad de encontrar los componentes del encontrar los componentes del sistema de información a partir sistema de información a partir del lenguaje utilizado en el área del lenguaje utilizado en el área problema y para lograrlo problema y para lograrlo muchos sistemas evolutivos muchos sistemas evolutivos tienen la arquitectura de la tienen la arquitectura de la figura siguiente:figura siguiente:

Arquitectura de un sistema evolutivo

Estructura semántica del sistema

Oraciones, requerimientos y

conocimientos

CONSTRUCTOR/ANALIZADOR

LÉXICO

Oraciones canónicas

CONSTRUCTOR/ANALIZADORSINTÁCTICO

Estructura del sistema

CONSTRUCTOR/ANALIZADOR SEMANTICO

BASE DE DATOS

RUTINASSEMÁNTICAS

DICCIONARIODE DATOS

DICCIONARIODE ACCIONES


1.1. Constructor Analizador Léxico. Constructor Analizador Léxico. El Constructor/Analizador Léxico El Constructor/Analizador Léxico

es el encargado de encontrar cada es el encargado de encontrar cada una de las unidades léxicas que una de las unidades léxicas que componen una oración, de que tipo componen una oración, de que tipo es cada unidad (por ejemplo dato u es cada unidad (por ejemplo dato u oración) y la estructura general de oración) y la estructura general de la oración conocida como oración la oración conocida como oración canónica (formada por la canónica (formada por la concatenación de los tipos de las concatenación de los tipos de las unidades léxicas).unidades léxicas).


A partir de ahí el Constructor/Analizador A partir de ahí el Constructor/Analizador Sintáctico aplicando métodos de inferencia Sintáctico aplicando métodos de inferencia gramatical (métodos orientados a gramatical (métodos orientados a encontrar la gramática de un lenguaje a encontrar la gramática de un lenguaje a partir de ejemplos de oraciones del partir de ejemplos de oraciones del lenguaje) encuentra la estructura del lenguaje) encuentra la estructura del sistema y finalmente el sistema y finalmente el Constructor/Analizador Semántico, Constructor/Analizador Semántico, encuentra significado de la oración encuentra significado de la oración utilizando mecanismos de dialogo para utilizando mecanismos de dialogo para encontrar el significado de los elementos encontrar el significado de los elementos desconocidos.desconocidos.


A continuación se describen algunos de los A continuación se describen algunos de los principales métodos utilizados por cada principales métodos utilizados por cada uno de los constructores/analizadores.uno de los constructores/analizadores.

1 Constructor/Analizador Léxico1 Constructor/Analizador Léxico El Constructor/Analizador Léxico es un El Constructor/Analizador Léxico es un

programa que recibe como entrada una programa que recibe como entrada una oración en algún lenguaje y obtiene las oración en algún lenguaje y obtiene las unidades léxicas presentes en la oración, unidades léxicas presentes en la oración, el tipo de cada unidad léxica y la estructura el tipo de cada unidad léxica y la estructura general u oración canónica.general u oración canónica.


Originalmente el Originalmente el Constructor/Analizador Léxico Constructor/Analizador Léxico no tiene ningún conocimiento no tiene ningún conocimiento acerca del lenguaje a utilizar y acerca del lenguaje a utilizar y solamente cuenta con la solamente cuenta con la capacidad para encontrar los capacidad para encontrar los diferentes tipos de unidades diferentes tipos de unidades léxicas de un lenguaje para lo léxicas de un lenguaje para lo cual utiliza entre otros los cual utiliza entre otros los siguientes métodos "triviales":siguientes métodos "triviales":


1) 1) Unidades predefinidasUnidades predefinidas: Es el método : Es el método más usado y el más antiguo, consiste más usado y el más antiguo, consiste básicamente en almacenar previamente la básicamente en almacenar previamente la tabla de unidades léxicas con las palabras tabla de unidades léxicas con las palabras que se utilizan en el sistema indicando de que se utilizan en el sistema indicando de que tipo son. Con la característica de que que tipo son. Con la característica de que en un sistema evolutivo esta tabla es en un sistema evolutivo esta tabla es creciente (o sea que originalmente la tabla creciente (o sea que originalmente la tabla tiene las unidades léxicas mas usadas en tiene las unidades léxicas mas usadas en el sistema y se cuenta con la capacidad de el sistema y se cuenta con la capacidad de almacenar nuevas unidades conforme se almacenar nuevas unidades conforme se van detectando).van detectando).


2) 2) Caracteres especialesCaracteres especiales: El mecanismo : El mecanismo anterior tiene la limitante de que si se anterior tiene la limitante de que si se requiere utilizar una palabra no catalogada requiere utilizar una palabra no catalogada el sistema tiene que preguntar y esto al el sistema tiene que preguntar y esto al principio puede ser tedioso, por lo que, principio puede ser tedioso, por lo que, cuando se construyeron los primeros cuando se construyeron los primeros ensambladores y compiladores se utilizó el ensambladores y compiladores se utilizó el truco de manejar ciertos caracteres o truco de manejar ciertos caracteres o posiciones específicas dentro del programa posiciones específicas dentro del programa para que el sistema asignara las unidades para que el sistema asignara las unidades léxicas.léxicas.


3) 3) Mecanismo de DialogoMecanismo de Dialogo: En un : En un Sistema Evolutivo muchas veces se Sistema Evolutivo muchas veces se desconoce hasta el tipo de unidades desconoce hasta el tipo de unidades léxicas que conforman el lenguaje, léxicas que conforman el lenguaje, por lo que, se ha visto que un por lo que, se ha visto que un mecanismo muy general es aquel mecanismo muy general es aquel que permite catalogar en tiempo real que permite catalogar en tiempo real las nuevas unidades Léxicas. para lo las nuevas unidades Léxicas. para lo cual se maneja el esquema de la cual se maneja el esquema de la figura siguiente:figura siguiente:

Mecanismo de diálogoMecanismo de diálogo

Oración Toma unidad léxica y la busca

Mecanismo de diálogo(pregunta al usuario)

Tabla de unidades léxicas

Tipo de unidad léxica

Oración canónica




4) 4) Manejo de Contexto:Manejo de Contexto: Los Los anteriores métodos tienen el anteriores métodos tienen el inconveniente de que todo se le inconveniente de que todo se le tiene que dar al sistema y no utilizan tiene que dar al sistema y no utilizan mucha de la información ya mucha de la información ya obtenida. En el momento que ya se obtenida. En el momento que ya se han manejado varias oraciones se han manejado varias oraciones se pueden empezar a detectar algunos pueden empezar a detectar algunos patrones que se pueden utilizar para patrones que se pueden utilizar para encontrar el tipo de nuevas unidades encontrar el tipo de nuevas unidades léxicas. léxicas.


Los anteriores métodos "triviales" al Los anteriores métodos "triviales" al combinarse son extremadamente combinarse son extremadamente poderosos y en su momento con una poderosos y en su momento con una cantidad relativamente pequeña de cantidad relativamente pequeña de ejemplos son capaces de encontrar el ejemplos son capaces de encontrar el conjunto base de palabras manejadas por conjunto base de palabras manejadas por un área problema.un área problema.

Existen otros métodos más poderosos Existen otros métodos más poderosos pero normalmente requieren del apoyo de pero normalmente requieren del apoyo de los mecanismos Sintáctico y Semántico, los mecanismos Sintáctico y Semántico, estos últimos normalmente no se utilizan estos últimos normalmente no se utilizan en los prototipos de Sistemas Evolutivos.en los prototipos de Sistemas Evolutivos.


Constructor/Analizador SintácticoConstructor/Analizador Sintáctico

A partir de los resultados del A partir de los resultados del Constructor/Analizador Léxico el Constructor/Analizador Léxico el Constructor/Analizador Sintáctico Constructor/Analizador Sintáctico encuentra la estructura del sistema encuentra la estructura del sistema para lo cual, toma como entrada el para lo cual, toma como entrada el conjunto de oraciones canónicas y conjunto de oraciones canónicas y genera la Estructura.genera la Estructura.


Este mecanismo es tal vez el componente mas Este mecanismo es tal vez el componente mas importante de un Sistema Evolutivo ya que es el importante de un Sistema Evolutivo ya que es el responsable de encontrar las reglas generales o responsable de encontrar las reglas generales o patrones de estructura del sistema y para lograrlo patrones de estructura del sistema y para lograrlo utiliza normalmente métodos de la inferencia utiliza normalmente métodos de la inferencia gramatical.gramatical.

La Inferencia Gramatical es una herramienta de la La Inferencia Gramatical es una herramienta de la lingüística Matemática utilizada originalmente en el lingüística Matemática utilizada originalmente en el área de reconocimiento de Patrones y que área de reconocimiento de Patrones y que posteriormente se ha extendido y usado posteriormente se ha extendido y usado masivamente en la construcción de Sistemas masivamente en la construcción de Sistemas Evolutivos.Evolutivos.


El problema que ataca la Inferencia Gramatical consiste El problema que ataca la Inferencia Gramatical consiste básicamente en encontrar la Gramática (Estructura) que básicamente en encontrar la Gramática (Estructura) que describe a un lenguaje dado a partir de ejemplos de describe a un lenguaje dado a partir de ejemplos de oraciones del Lenguaje, representado en el diagrama oraciones del Lenguaje, representado en el diagrama siguiente:siguiente:

INFERENCIA GRAMATICALOraciones

del lenguaje

Gramática(estructura del

sistema)

Inferencia gramatical

Sistemas evolutivosSistemas evolutivos

En sus inicios se desarrollaron un conjunto En sus inicios se desarrollaron un conjunto de algoritmos orientados a resolver de algoritmos orientados a resolver problemas específicos y en la mayoría de problemas específicos y en la mayoría de los casos eran métodos difíciles de los casos eran métodos difíciles de entender y mas difíciles de programar, entender y mas difíciles de programar, pero conforme se empezó a atacar el pero conforme se empezó a atacar el problema para construir Sistemas problema para construir Sistemas Evolutivos se fueron encontrando nuevos Evolutivos se fueron encontrando nuevos métodos y generalizando el problema, por métodos y generalizando el problema, por lo que. en la actualidad se ha encontrado lo que. en la actualidad se ha encontrado que prácticamente los métodos de que prácticamente los métodos de inferencia gramatical se basan en las inferencia gramatical se basan en las operaciones básicas de:operaciones básicas de:

Factorización, Distribución y Recursividad.Factorización, Distribución y Recursividad.

Sistemas Sistemas EvolutivosEvolutivos

ConclusionesConclusiones

Sistemas evolutivosSistemas evolutivos

El área de los Sistemas Evolutivos es muy El área de los Sistemas Evolutivos es muy extensa y en esta presentación sólo se extensa y en esta presentación sólo se presentó una pequeña parte del tema ya presentó una pequeña parte del tema ya que desde 1985 se han desarrollado gran que desde 1985 se han desarrollado gran cantidad de sistemas de este tipo cantidad de sistemas de este tipo principalmente a nivel de prototipos, pero principalmente a nivel de prototipos, pero ya en la actualidad varias empresas y ya en la actualidad varias empresas y entidades públicas están construyendo sus entidades públicas están construyendo sus propios Sistemas Evolutivos y al menos en propios Sistemas Evolutivos y al menos en un caso se está trabajando en una un caso se está trabajando en una herramienta de mercado, por lo que ésta herramienta de mercado, por lo que ésta es una invitación a que más investigadores es una invitación a que más investigadores e instituciones se sumen a este esfuerzo.e instituciones se sumen a este esfuerzo.

Gracias por Gracias por su atenciónsu atención

Sistemas Evolutivos Introduccion. Sistemas Evolutivos En éste trabajo se describe en forma general la arquitectura y aplicaciones de los Sistemas Evolutivos,

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