Jaume Agustí i Cullell

Agustí i Cullell, Jaume

Hemeroteca Cientifica Catalana

� LA INT EL .L IGENCIA ART I F IC IAL Jaume Agustf Cullell La gran importància  que té la informàtica en  les  transformacions del món actual no passa desapercebuda a ningú. La informàtica, juntament amb les telecomunicacions, s'està convertint en ci sistema nerviós central de la nostra societat. Resulta, doncs, d 'una  gran u t i l i tat considerar encara que s i­gui  breument la seva evolució històrica, les seves tendències actuals i la seva perspect iva de futur si volem comprendre [Ots aquests canvis que ens afec­ten tant .  El desenvo lupament  de la in formàtica ha estat rapidíssim, comparat amb el d 'a ltres tecnologies. En els seus quaranta anys d 'h istòria, la seva ca-1 8  (Ciència 59) j , \. l Fotomuntatge original per a ¡ciència). pacita t  s 'ha m u l t ip l icat per deu cada cinc anys . Pensem que si els coIxes ha­guessin mi l lorat en preu i qua l i tat com ho han fet els ord inadors, avui t in­dríem cotxes per cent pessetes, amb velocitats de fins a 1 . 000 km/h, que gas­tarien un  l i ! re de  benzina cada 1 0. 000 km i gairebé no tindrien avaries durant 1 0 .000 anys. Que aquest desenvo lupament de la in formàtica hagi estat tan ràpid i es­pectacular  no vol dir  �ue hal\i estat fàci l .  Hom ha hagut d'enfrontar-se amb molts reptes i se n 'hauran d'enfrontar molts més per mantenir aquest ritme de creixement. Per exemple, en l 'aspecte científica-tècnic  de  la informàtica , LA INTEL.LIGENCIA ARTIFICIAL, J. Agustf i CuleU l'esforç és enorme: hom investiga alhora moltes possibi l i tats de progrés, de les qua ls  només algunes tindran èxit. Com a conseqüència, en el terreny so­cial resu l ta d i fíci l  de  trobar bons pro fessionals en les diferents especialitats informàtiques i hom s'ha d'enfrontar, doncs , al problema de llur formació o d 'una reconversió des d'a l tres activitats. D 'altra banda, els canvis en la  in­dústria informàtica són constants :  cada tres anys apareixen nous productes que superen la meitat dels que ja h i  ha. Finalment, en e l  camp comercial, la guerra actual entre el Japó i els EUA per la conquesta dels mercats mund ials pot de ixar  fora de joc Europa per poc que uadi. Per a Je!icobrir l 'evolució h istòrica de  la  in formàtica cal considerar-ne tre.1 aspectes o components fon amenta ls . En primer l loc, l 'evolució ràpida dels materials informàtics -{:I hardware en anglès-, la tecnologia dels quals ha estat històricament la primera a consolidar-se al f inal dels anys seixanta. En segon l loc, l 'avanç més dif icul tós de  la programació d'ordinadors -ci 5oftware-, la importància de la qual s ' accentua al decenni dels setanta. I en tercer lloc, l es  estructures i e l s  sistemes de la  informació o de les dades, que  van  ad qu ir in t  u n  paper propi i rellevant en el  decenni actual de l s  vuitanta. En l 'evolució dels materials informàtics se solen distingir diferents eta­pes, anomenades generacions d 'ordinadors. La  primera generació ( 1 946-52) la const itue ixen els ordinadors de vàlvules de  uuit .  L 'ENIAC ( 1 946), per exemple, capaç de fer 5 . 000 sumes per segon, amb una memòria de 20 números de 10 xifres, tenia 1 8 . 000 vàlvules, pesava 30 tones, ocupava tot un pis d 'una escola i tenia un consum elevadíss im;  a més, cada dia calia canviar­l i  dues o tres vàlvules foses. Avui dia, qualsevol calculadora programable de butxaca és molt més potent que l 'ENIAC. La invenció del transistor marca un avenç fonamental i obre pas a la  segona generació d 'ordinadors ( 1 953-65): les noves màquines transistoritzades són molt més petites, més ràpides i més de fiar. La tercera generació ( 1 963-72) es caracterit7.a per l a  incorpora­ció de circuits integrats : en lloc d 'usar transistors aïllats i connectar-los des­prés, tots aquests components electrònics i llurs connexions es colloquen conjuntament sobre una pastilla de s i l ic i  mi tjançant tècniques fotogràfi­ques. La quarta generació ( 1 973-. . .  ), la  dels ordinadors actuals, es distin­geix de l 'anterior per la  gran miniaturització o fona reducció en la  mida dels c ircuits integrat s :  un milió d'elements lògics sobre una superfície  de 2 mil· l í­metres quadrats. En aquesta època també apareix e l  microprocessador, un únic circuit integrat -un rhip- que incorpora totS els elements i funcions de  l 'ordinador. En resum : en dos decen nis la microelectrònica ha aconseguit que els materials informàtics fossin ràpids, f iables i barats, i de posar el mi­croordinador a l 'abast de tothom. Malgrat tot, per bo que s igui  e l lllaterial de què  són fets els ordinadors, per ell sol no serveix de gaire, perquè per a actuar l 'ordinador necessita pro­grames. Són els programes els que indiquen a l 'ordinador allò que ha de fer exactament. E l s  ordinadors són a l a  in formàtica al lò que els instruments musicals són a la música, i l a  programació o software són les partitures. Si l 'ordinador es o no una c ina flexible i fàci l  d 'usar depèn també dels progra­mes que t i n gui  a la seva memòria. Però, desgraciadament, dels programes que hi ha actualment menys de la meitat són bons o tenen prou qualitat : la programació d'ordinadors no ha estat n i  és una tasca fàc i l .  Per solucionar els problemes que té p lantejats, l 'home ha desenvolupat una gran varietat de mètodes propis, amb un  llenguatge i una lògica ben adaptats a cada problema. Amb l 'aparició de l 'ord inador,l 'objectiu que  hom persegueix és que  ens  a jud i  a solucionar e l s  nostres problemes, i per  a això li hem de donar aquests mètodes i proced iments de resolució. Però, desgraciadament, l 'organi tzació, el funcionament, el l lenguatge i la lògica bàsics dels ordinadors són relativament elementals i al lunyats del proced i­ment i e l  l lenguatge humans. Per a poder usar la  màquina cal, doncs, e l imi­nar aquesta di stància in ic ia l  home-màquina. Això només admet dues solu­cions.  La primera, l a  més immediata i pràctica a l 'espera de màquines mi­l lors, és que l'home s'adapti a la màquina.  I, per desgràcia, això ha estat així durant massa temps. Durant massa temps la util ització dels ordinadors no ha estat fàc i l .  El medi informàtic quedava lluny de la manera de procedir hu­mana i hom hi tenia accés per procediments relativament estranys i compli­cats. Calia repensar i reexpressar els p rocediments de resolució dels proble­mes en termes que la  màquina pogués entendre, és a dir, en termes de se­qüències d' instruccions, d 'eleccions alternatives d ' instruccions i de repeti­cions d ' instruccions. La segona solució possible i la més desitjable és d'anar acostant la mà­quina a l 'home fins a fer que l 'ús de l 'ordinador sigui una experiència asse­�uiblc a tothom . En aquesta d i recció , d 'una banda, ja els anys cinquanta hom aconsegueix que la  màquina pugui entendre llenguatges més humans que el llenguatge binari de zeros i uns.  Aquests llenguatges permeten de for­mular a l'ordinador problemes c ientífics (llenguatge Fortran) o bé adminis-Vol. VI juliol 1 987/328 tratius (l lenguatge Cobol) :  primer cal donar a l 'ordinador uns programes anomenats compi ladors que tradueixen els programes escrits per l 'home en aquests l lenguatges d'alt  n ivel l ,  al l lenguatge binari  que pot executar la mà­quina .  Aquests progressos constitueixen al lò que ha estat anomenat la pri­mera generació del 5oftwa re . Ensems hom crea una sèrie de programes bàsics encarrega ts de ges t i o­nar les d i ferents parts o els d i ferents recursos de l 'ordinador, de coord inar els seus fets i de faci l i tar-ne l ' ú s .  Per exemple, gràcies a aquest conjunt de programes o sistema operat iu  de  l 'ordinador, hom pot saber el  cont ingut  de la memòria de l 'ordinador només executant una  instrucció; una a l tra ins­trl lcció permetrà de modificar fàci lment aquesta memòria, etc. Així, els sis­temes operatius,  veritables interlocutors entre la màqu ina i l 'home, s ' incor­poren a Ics maqu ines com a parts integrants, i m i l loren progress ivament en e l  sen t i t  de  fac i l i tar  més l a  in teracció home-màquina. Per exemple, durant el decen n i  dels seixanta hom aconsegueix un avenç important en els s istemes operat iu s :  aquests permeten que l 'ordinador pugui  atendre d i ferents opera­dors o u suar is  a lhora ,  i que reparteixi e l  seu temps entre tots. A més d'enfrontar-se a la poca docil itat de Ics màqu ines i a la  poca ex­prmivitat dels l lenguatges de l 'ordinador, l a  programació d'ordinadors ha haKut de pat ir  els dec tes de la rapid íssima evolució dels materials in formà­tics o hardware. Quan encara hom no havia aprofitat el 20% de les poss ibi­l i tats de programació d'una màq uina,  j a  n 'apareixia una a l tra de més potent i més barata, a la  qua l  s'havien d 'adaptar els programes. A causa, doncs, de lI.1ustraci6 d'un robot mecànic programable per ordinador. (ciència 59) 1 9  LA INTEL.L1GÈNr lA ARTIFICIAL, J. Agusti i Culell Vol. VI juliol 1 987/329 Els sistemes actuals, amb ajut dels microordinadors, permeten realitzar de manera autom�tica i molt precisa feines que fins ara no eren a l'abast de l'home. En la fotografia hom pot apreciar el capçal d'un PLOTIER durant el disseny de geometries altament complexes. la d i ficultat pròpia de la programació i de la necessitat d'adaptar els progra­mes a noves màquines, a noves situacions i aplicacions, hom veié clarament l a  necess ita t d 'estab l i r  una metodologia de  la p rogramació. E l  resultat fou allò que  ha  estat anomenat programació estructurada, que preconitza la construcció de programes com a col· leccions molt estructurades de petits programes. És la segona generació del loftwarc dels anys seixanta. El  decenni dels setanta es desenvolupa la  tercera generació del loftwarc, constituïda per nous sistemes operatius i noves cincs per al desenvolupa­ment de programes. I alhora que progressa la  tendència a estructurar els programes, hom sent la necessitat d 'estructurar les dades o informacions amb què treballa. Si en una etapa anterior les dades eren considerades inclo­ses en els pro�rames, ara el  concepte d'estructures de dades o informacions comença a adquirir relleu per el l  mateix . Així apareixen els que han estat anomenats bascs de dades, que no són sinó estructures de la informació. Per exemple, l 'estructuració de fitxers per a tenir fàci l  i ràpid accés a les informa­cions que contenen. E l  sistema d ' informació o base de dades fins i tot ajuda l ' usuari  a trobar l a  informació que vol,  i l 'evolució d 'aquestes bases de dadeS les duu a acceptar preguntes en  un l Icnguaq;e semblant al l lenguatge co­rrent. Actualment, la m icroelectrònica manté un ritme d 'avenç semblant al de les èpoques anteriors. És previsible que a l  final del  segle els components electrònics dels ordinadors seran entre 1 00 i 1 . 000 vegades millors que els actuals quant a la relació cost/efectivitat i mida/efectivitat. Malgrat lOt, a partir dels anys noranta seran necessàries noves tècniques, atès que amb les actuals s'haurà assolit j a  ci límit de mida mínim. Les memòries de masses ­e l s  d i scs magnèt ics-, que ja han anat mi l lorant en un faClOr de 4 cada -5 anys, continuaran mi l lorant a un ritme semblant.  D'altra banda, la tecnologia dels v ideodiscs permetrà d'emmagatzemar i manipu lar quantitats enormes d ' in ­formació, perqu è  integrarà els texts i les imatges en movtment. La uti l i tza· c ió de fibres òptiques a l ' interior dels ord inadors i entre ordinadors �s una altra l ín ia dc  progrés. També apareixeran nous components amh noves ca­pacitats ,  per exemple matrius de  sensors amb capacitat de processament i memòria in tegrades. El model o arquitectura d 'ordinador que ha dominat fins avui ,  anomenat model de von Neumann, està arrihant al l ímit  de  la seva 20 !ciència 59) velocitat i potència. J a  no és suficient per a Ics noves aplicacions de la infor­màt ica . Aquest model resta limitat pel seu funcionament seqüencial : execu­ta una instrucció darrera l 'altra, cosa que l i  impede i x  d 'executar més de 1 0' instrucc ions per segon.  Per a avançar més enl là  d'aquest l ímit  calen nüqu i ­ne s  no seqüencials : màquines capaces d'executar moltes instruccions en  pa­ra l · le l m i tjançant  d i ferents processadors in terconnectats. Per això són ne­cesmis també nous models o proced iments de manipulació d' informacions en paral· leI, i els l lenguatges de programació hauran de poder expressar aquests nous proced i ments . I seguint aquesta evolució, el hardware del fu­t u r  -el lranspu tadur- ja nu serà un  conjunt d'uperacions en paral ' lcI -com el cub còsmic del MIT -, sinó que hom concebrà tot e l  sistema cOm un flux dinàmic de dades o informacions, governat per la mateixa disponibi l i tat  de les  dades . D 'altra banda, la informàtica i les telecomunicacions actualment con­vergeixen en al lò que ha  estat anomenat teleinformàtica o telemàtica : ordi­nadors interconnectats a través de la xarxa de comunicacions poden accedir a d i ferents tipus de serveis informàtics (teletext, videotext, etc . ) .  En la valo­ració dels m icroordinadors actuals ja hom té en compte llur faci l itat per a connectar-sc a les xarxes de comunicació. En el futur podríem tenir inte­grats en  allò que podríem anomenar teleordinador els serveis de l 'ordina­dor ,  del telèfon, de la  televisió . . . D isposar d 'un ordinador més dòcil i amistós que els actuals ja és una necessitat que s'accentuarà els anys  propers. AI mercat j a  han aparegut a l ­guns  ordinadors que ,  mitjançant gràfiques o icones, s imulen l 'entorn de tre­ball de l 'home, i l i  faci liten que triï a cada moment l 'eina adequada al proble­ma plantejat. L'home disposa de tot allò que veu representat a l a  pantalla mitjançant gràfics. En el futur seria desit jable d 'aconsegu ir que la màquina admetés els mit jans d'expressió típicament humans -llenguatge corrent, parlat i escrit, imatges gràfiques, etc.-, encara que sigui d'una manera res­tringida. La mateixa programació d 'ordinadors ha progressat admetent més l lenguatges que, en lloc d' indicar a l 'ordinador què ha de fer, li dese riuen o especifiquen d 'U lla manera completHI problema que s 'ha de resuldre i dei­xen que sigui el mateix ordinador que determini  com s 'ha de resoldre el pro-LA INTEL. LlGÈNCIA ARTIFICIAL, J. Agustr i Culell La intel.ligêncla artificial és quelcom més que una placa farcida de components electrOnics de tecnologia avançada. blema. Per exemple, l ' anomenada programació lògica ... d PROLOG és u n  dels seus l Ienguatges- permet de formular explícitament a l 'ordinador e ls  coneixements necessaris per a resoldre un  e�¡;)blema. I l 'ordinador usa aquests cone ixemen ts per a reso ldre el problema raonant d'una manera que simula c i  raonament humà.  Uns altres t ipus  de llenguatges investigats ac­tualment són els llenguatges orientats- a les estructures complexes i dinàmi­ques de dades.  En el futur tots aquests l lenguatges s'haurien d ' in tegrar o connectar entre el ls .  La majoria de les l ínies de progrés de l a  informàtica han estat una res­posta a les n ecess i ta ts  p ràct iques d 'aq uesta. Però alhora hi ha hagut  des de sempre corrents més teòrics, més especu lat ius . Entre aquests corrents ca l  destacar la intcl · l igència artificial, l 'objectiu de la qual  és  d'ut i l itzar els con­ceptes i les  e ines bàs iq ues de la informàtica per a s imular i comprendre mi­l lor la intel · l igència humana i poder construir màqu i nes cada  cop més  in­teJ .ligents. Durant gai rebé trenta anys, una  petita comunitat d ' investigadors ha intentat amb èxit d ivers de programar ordinadors per fer-ne sistemes o eines in tel · l igen ts de resolució de problemes. A m i tjan decenni dels anys se­tanta, dcsprés de  do.1 decenn is  de progrés feix ugament lent, el s i nvest i ga­dors de la intel · l igència mificial arribaren a una conclus ió fonamental sobre el comportament in tel · l igent en general : requcreix una tremenda quantitat de coneixements, q ue la gent sovint dóna per suposats però que s'han d'aportar a l 'ordinador amb tot detal l . Per exemple , entendre les expres­sions del l lenguatge corrent, f ins i tot les més simples, requereix amplis co­neixements del context, sobre qui parla i e l  món en general, que queden fora de la capacitat dels ordinadors actuals. L 'ún ica solució consisteix a restrin­gir o de l i m itar el context en cada cas. No és estrany, doncs, que els progra­mes amb més èxit, els anomenats sistemes experts, siguin els que resolen problemes en un domini ben delimitat i de coneixements fàcilment expres­sables en forma de reg les empíriques. Per exemple, les reg les empí riques ut i l i tzades en tot t ipus de d iagnòstic, sigui de malalties o d'avaries mecàni­ques ¡ les re�lamc mac icms legislatives i les re�les de disseny i çonfiguració d 'ordinadors, etc. La major d i ficu ltat en la construcció d'aquests sistemes experts està a cons tru ir aqueltes bases de coneixemtnts o aquests conjunts de regles cm píriques necesàries per a la resoluci,g d'un problema. Vol. VI juliol 1 987/330 Els sistrmes nperts han estat una de les p r imeres apl icac ions de l a  in ­tel · l igència artificial amb èx i t  industria l i comercial .  Unes altres àrees d'apli­cació, l 'experimentac ió sobre Ics quals ha estat mantinguda fins ara dins els laboratoris, passaran a ésser també aplicacions industrials. Entre aquestes, per l lur demanda social, cal destacar la  traducció automàtica restringida i e l resum de documents ; l 'aj uda in tel ' l igent a la concepció, enginyeria i pro­ducció assistides per ordinador (CAD/CAM);  el reconeixement de textos parlats o escr its i la seva comprensió en dominis restringits ; la  visió artificial i els robots inte l · l igems capaços de coordinar dinàmicament llur percepció i l lurs accions ;  l 'ensenyamen t assistit intel · l igentment per ordinador; siste­mes intc l · l igents d'automatització d'oficines, etc. Per a afrontar aquests reptes de  la i n te l ' l igència artificial cal un nou t i­pus d 'ord inador no seqüenc ia l i programable mitjançant l lenguatges lògics d 'especificació de prob lemes . Aquest nou tipus d'ord inador, els j aponesos l 'han anomenat ordinador de  la c inq uen a generació .  I l'han concebut per­què s igu i fàc i lment  u t i l i tzable  tant a la fei na com a casa : per tant l 'home ha de poder com prendre fàci lment e l  seu funcionament ;  ha de disposar de  Ics màximes faci l i tatS d ' in teracció -);ràfiq ues, llenguatge corrent, parlat i escrit, ctc.- i s'ha de poder connectar fàc i lmen t a les xarxes de telecomunicacions. Per aconsegu i r- lo , e l s  japonesos han posat en marxa un pla d' investigació, de deu anys de durada, que funciona des del gener d e  1 982.  Als EUA aquest projecte ha t in);u t l a  seva rèplica en dos plans d ' invest igació que, entre a l tres coses, té per ob ject iu  de potenciar la invest igació en inte J . l igència artifi cial .  A Europa , el pro jecte ESPRIT ha donat també un  paper rellevant a l a  in­teJ . l igènc ia art i fic ia l .  Des de la perspectiva a,tual, aquests proje,tes respo­nen a una  necess i tat de progrés ben sent id a ;  però, en defi nit iva, el futur de­para sempre moltes sorpreses i serà l 'experiència la que, com sempre, jut jarà la  q uantitat i la qual itat dels resu ltats obt ingu ts cap a la intcJ. l igència artificial. J aume Agusti i Culel\ (ciència 59 )  2 1  

La intel·ligència artificial

http://revistes.iec.cat/index.php/ciencia2/article/download/129805/128532

La intel·ligència artificial

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Hemeroteca Cientifica Catalana