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Título: Un grupo español diseña un robot capaz de planificar la tarea como un humano
Autor / fuente: Rafael Méndez - El País, 19/05/2004
Si usted tiene que cruzar la ciudad, su cerebro piensa que tiene que salir a la calle, coger un taxi y atravesar la ciudad. Su mente se abstrae de todos los pequeños pasos intermedios que tiene que hacer: levantarse, coger las llaves; andar hacia la puerta, sortear la estantería, abrir la puerta, cerrarla, llamar al ascensor... Lo hace para no bloquearse. Si quiere cruzar el país sólo piensa en las ciudades en las que va a parar, se abstrae aún más. El nivel de escalas posibles de jerarquía es infinito. Y cuanto más amplia es la tarea, más se abstrae el cerebro.
Los expertos en inteligencia artificial intentan copiar esta intuitiva forma de trabajo para los robots. Javier González, profesor del departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad de Málaga, explica que uno de los problemas para conseguir robots que respondan a las órdenes es que tienen en cuenta demasiadas cosas. "Sin un programa informático que le permita jerarquizar la tarea, el robot, se pierde. No puede realizar una tarea pensando todo lo que tiene que hacer porque las tareas, las cosas que se dejan a un lado al avanzar, los objetos a tener en cuenta, son infinitos. Pretendemos que el robot planifique en distintos niveles de abstracción. como el cerebro humano".
González y su grupo de 12 expertos son de los mejores del mundo en lo que se conoce en robótica como modelos multijerárquicos de abstracción del entorno. Y los aplican a un robot especial, SENA, la Silla Eléctrica de Navegación Autónoma [1] [2]. Es una silla de ruedas normal a la que han acoplado una veintena de sensores, un ordenador y dos altavoces para responder a las órdenes de González. SENA pasea altiva por la Escuela de Ingenieros en Informática.
"Trabajamos con una silla de ruedas, pero podría ser con cualquier robot. Así se ve más fácilmente la aplicación de la robótica", señala González, que es financiado por el Ministerio de Ciencia. "Intentamos que el robot comprenda conceptos del mundo como un humano, que entienda lo que es una puerta, una habitación, un pasillo. Parece sencillo, pero no es fácil convertir conceptos en una representación matemática. Si trabajamos con información geométrica es más sencillo, pero infinitamente menos práctico", explica González.
Los investigadores trabajan con modelos matemáticos que representan el espacio mediante nodos conectados, lo que se denomina grafo. González explica el sistema: "La mesa es un nodo que engloba al libro que hay encima, la lámpara, la silla y todas las relaciones entre ellos. La habitación es otro nodo, la planta de la facultad otro, el edificio, otro nodo. Cada uno engloba al anterior. Y hay infinitas escalas de abstracción posibles". En este caso es un Grafo Jerárquico Anotado. Los investigadores han publicado sus trabajos en revistas como IEEE Pattern Analysis and Machine Intelligence o IEEE Robotics and Automation.
Según la orden que reciba, el robot se queda en una escala del grafo. Si tiene que salir de la habitación, busca la secuencia de nodos hasta la puerta, sin fijarse en multitud de nodos que son irrelevantes para esa tarea. El problema no está del todo resuelto, pero González afirma que es la única forma en la que un robot móvil puede funcionar para tareas complicadas. SENA conoce la facultad por la que se mueve. Si se le saca de allí, se pierde. Al robot hay que construirle el grafo por el que se va a mover, pero el objetivo es que el ordenador aprenda a construir nuevos grafos, nuevos mapas, en un entorno nuevo.
SENA es una silla cuyo cerebro, el programa informático, tiene inspiración humana. Los ojos de la silla son sensores de distinta clase. Tiene una cámara de video que busca personas y un láser radial que barre los 180 grados frente a la cámara, realiza ocho barridos por segundo y alcanza más de 30 metros. Además tiene un sónar de ultrasonidos, 12 infrarrojos que apuntan hacia abajo por si hay huecos y escaleras, y dos codificadores ópticos en las ruedas para comprobar la velocidad avanza y las desviaciones de la ruta prevista. Un ordenador rige el movimiento del motor de la silla. Sena reconoce la voz y habla. Tiene la voz metálica y femenina.
Las aplicaciones potenciales de estos robots son variadas. Se utilizan ya en la exploración espacial, en plantas nucleares, en desactivación de explosivos... "Actualmente se reducen a intervenciones en situaciones de difícil acceso y de riesgo para el hombre. Llevábamos desde 1990 con esta investigación y en 1998 decidimos aplicarlo a una silla de ruedas", explica González. La silla no está lista para ser comercializada, pero González no duda de que dentro de algunos años circulará por hospitales y geriátricos. Siempre que el usuario pueda hablar.
[Fin del artículo]
El hecho de [...] representar un problema como un grafo es importante porque [...] da una manera simple de visualizar la forma en que trabajan las diferentes técnicas de búsqueda [primero en profundidad, primero en anchura, remonte de colinas, menor coste, etc.]. También [...] representar problemas como grafos permite al investigador de IA aplicar varios teoremas de la teoría de grafos. [...]. Así, con esto en mente, estudie las siguientes definiciones:
En: Turbo Prolog. Programación avanzada; H. Schildt; McGraw-Hill, 1988; ISBN: 84-7615-207-8; p. 15
Más información sobre grafos - volver al texto
Un AH-Grafo es un conjunto de multigrafos dispuestos en niveles. Un nodo de un nivel puede refinarse en un conjunto de nodos y arcos del nivel inmediatamente inferior. De igual modo un conjunto de nodos y arcos pueden abstraerse en un nodo del nivel inmediatamente superior. Así cada nivel muestra la misma información, aunque con distinto nivel de detalle.
Existen dos niveles diferenciados, el nivel Base (máximo nivel de detalle) y el nivel Universal (más general).
Cada nodo y arco puede llevar asociada información no estructurada, así pueden almacenar mapas de segmentos, posiciones espaciales, imágenes, caminos, etc. Los procesos de abstracción y anotación de información se pueden observar en el siguiente vídeo.
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