INTELIGENCIA ARTIFICIAL

SISTEMAS EXPERTOS Y ROBÓTICA

Docente : Ing. María Delina Culebro Farrera

INTEGRANTES DEL EQUIPO:

Alejandro Hernández GuzmánNéstor Miguel Lazcano TapiaJesús Asmeth Pérez Camacho

SISTEMAS EXPERTOS

Aplicación en la agroindustria

En el año 2000 en la Universidad Nacional de México se desarrolló el proyecto llamado Aplicación de inteligencia artificial en los problemas de diagnóstico y predicción de mal comportamiento de las obras hidráulicas presentado por el M. EN I.Vadim Levtchouk .(Levtchouk, 2000)

Los sistemas de Inteligenci Artificial basados en arquitectura de reglas “si entonces” son fuertemente orientados hacia la clasificación y el diagnóstico por causa y efecto. Todos los demás conceptos pueden ser definidos en términos de clasificación y diagnóstico. La arquitectura de causa y efecto facilita la validación de las regas de producción pruebas y mantenimiento de los Sistemas Expertos.

EL SEDP por medio de información obtenida a través de la interface con un usuario utilizando la base de conocimientos (basado en reglas de producción)intenta clasificar cual de los fenómenos (objetos) provocan mal funcionamiento.

La base de reglas de manifestaciones (sintomas) utiliza ciertos factores para formar una agenda y determinar el orden y prioridad por el cual se examina el potencial de los objetos defectuosos. Una agenda administradora llama a los otros módulos como expertos separados y consulta su consejo.

Para el desarrollo de sistemas de conocimiento es más favorable usar cascarones orientados a reglas ya hechos.

Como herramientas de desarrollo del Sistema Experto propuesto fueron seleccionados dos cascarones para las siguientes etapas:

Para la etapa de desarrollo del prototipo y ajuste de reglas se uso LEVEL 5 OBJECT con apoyo de programación en Visual Basic.

Level 5 Object es un lenguaje de alto nivel llamdo PRL. El PRL esta diseñado para ser simple de aprender y leer, y tiene una sintaxis muy parecida a la utilizada por el idioma ingles natural.

Para el desarrollo del sistema de soporte informático se eligió el sistema de administración de base de datos ORACLE.

El manejo de datos fue realizado en un ambiente de Microsoft Access 97 con soporte de Visual Basic.

El flujo de acciones y datos durante un proceso de ingeniería de conocimientos está representado en la siguiente figura.

En el proceso de construcción del Sistema Experto se realizó por medio de Ingeniería del conocimiento. Definir la base de conocimientos y seleccionar la técnica de control y representación del conocimiento son partes esenciales en la ingeniería del conocimiento.

A continuación se hace una descripción de proceso de generación de la base de conocimientos descrito por el diseño de los componenetes principales.

Base de relaciones: El proceso por el cual se determina la base de relaciones se inicia con la identificación de objetos y se fializa con la relación de estos.

Base de datos: contiene los hechos relacionados con las competencias, los roles y la prueba que se aplica durante la consulta. El sistema relaciona la información de la consulta con el conocimiento disponible.

Motor de inferencia: el sistema experto modela el proceso de razonamiento humano con un módulo conocido como el motor de inferencia; simula el razonamiento del experto en el dominio y tiene como objetivo el generar nueva información con base en el conocimiento que se le prevee.

Prueba libre: el candidato no tiene definido el rol a desempeñar, sin embargo está capacitado para el desarrollo de software y desea conocer su rol de acuerdo al perfil analizado por el sistema. Se selecciona en el caso en el que el candidato este interesado en conocer la recomendación por parte del Sistema Experto sobre la mayor compatibilidad de su perfil psicológico con un rol o roles determinados en el desarrollo de software. Cabe mencionar que la Prueba libre puede ser seleccionada independiente exista o no una convocatoria abierta. Con el fin de simular el procesamiento de los datos para obtener la Evaluación de Competencias, fue necesario modelar conceptos que son muy subjetivos, propios del pensamiento humano.

El desarrollo de software es un campo muy amplio, por esto en una grande o mediana empresa de software una sola persona no llevará a cabo los cinco roles a la vez. Es una actividad de la ingeniería del software que requiere de distintas capacidades, que no se encuentran todas en una

sola persona. Por esto resulta esencial asignar tareas a los colaboradores de proyectos en la compañía para que cubran todas las capacidades requeridas. Cada una de esas

personas aportará al grupos parte del total de las competencias necesarias para llevar a cabo con éxito el desarrollo.

La base de conocimientos, el mecanismo de inferencia y la interfaz de usuario (entrada/salida ) formar el núcleo del Sistema Experto desarrollado. El módulo de explicaciones e interfaces especiales completan la estructura.

La estructura y relaciones lógicas entre los componentes del Sistema Experto stán comprendidos en la siguientes figura.

Cuenta con una base de conocimientos, un mecanismo de inferencia, una memoria de trabajo , interfaz de usuario.

El sistema experto desarrollado es en general un programa complejo y multiforme que representa diferentes funcionales, las cuales son:

Resolución de un problema planteado , asegurada por uno o varios motores de inferencias que manipulan la base de conocimiento.

La adquisición, modificación y actualización del conocimiento. La conexcion con sistemas exteriores :programas encargados de efectuar ciertas

tareas, base de datos que proporcionan información necesaria para el razonamiento.

La interfaz con el usuario final.Esta funcionalidad es escencial para la buena explotación del sistema.

Se aplicaron las pruebas y se obtuvieron algunos resultados como los siguientes:

En donde se realiza una serie de preguntas al sistema experto, y este consulta la base de conocimientos para así poder responder.

Conclusiones:

La seguridad de las obras hidráulicas de México es fundamental importancia para evitar situaciones de riesgo para la población, la infraestructura y las industrias.

El sistema Experto se aplicó a tres casos: los diagnósticos de las causas de malfuncionamiento observado en las presas El Batan y Huites y el pronóstico de las posibles consecuencias negativas de las deficiencias presentes en la presa La boquilla. Se pudo apreciar el dialogo del usuario con el sistema, las causas primarias de las desperfectos y sus posibles consecuencias.

Aplicación en la Nasa

Aplicación en los negocios

En el año 2013 en la escuela de Ingeniería de Sistemas y Computación y la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia se desarrolló un Sistema Experto para la Seección de Personal Desarrollador. (Rey, Ballesteros Ricourte, & Guevara Peréz, 2013).

El desempeño de la empresa en general y aún más de las empresas de software está sustentado en la gente que ejerce en ella. En la actualidad , un desarrollador debe estar dotado de algunas competencias básicas individuales y manifestadas en el grupo de trabajo.

El proyecto se basa en la incorporación de nuevo personal y la asignación del ya efectivo a labores concretas en el desarrollo de software, estableciendo una medida significativa en el proceso, dado que el acierto en esta tarea determinará la propia supervivencia de la empresa. En este punto la inteligencia artificial se encargara de aplicar técnicas y mecanismos propios de esta área, utilizando un sistema experto para colaborar en la tarea de selección de personal, brindando al proceso mayor eficiencia y confiabilidad.

Como se sabe la IA esta estrechamente relacionada con tareas que impliquen el uso de computadores para entender la inteligencia humana, lo cual tiene como objetivo la creación de programas que imiten el comportamiento y la comprensión de los seres humanos.

En las empresas la selección de personal es uno de los principales procesos de cualquier empresa u organización, ya que suministra los trabajadores adecuados para ejercer las funciones de cada uno de los cargos. Este proceso es elaborado por el personal especializado en el tema.

El objetivo básico de la selección es escoger y clasificar los candidatos más adecuado a as necesidades de la organización.

Para este proyecto se tomó en cuenta el flujo de trabajo y tareas en la selección de personal, las cuales son:

Los integrantes del proyecto elaboraron una lista de 85 competencias y destrezas genéricas que fueron consideradas pertinentes por compañías privadas e instituciones de educación superior.Con posterioridad se redujo el número de competencias a una cifra manejable.El resultado final fue una lista de 30 competencias que se organizaron entres grupos:

Instrumentales Interpersonales Sistémicas

Dentro del proceso de selección de personal este proyecto está orientado específicamente a la tarea de evaluación de las competencias de los candidatos desarrolladores de software.

En este trabajo se definieron 5 roles evaluables y recomendables por parte del sistema experto, por lo que fue necesario el establecimiento de competencias en cada uno de los roles.

El desarrollo y la investigación del Sistema Experto en una adaptación de la metodología de Ingeniería del Conocimiento de Jhon Durkin, de la cual se especifica una descripción de acuerdo a cada una de las fases mostradas.

Aplicación de la medicina

La inteligencia Artificial se ha proyectado a múltiples aspectos de la medicina , en la Universidad Autónoma de Puebla , Viridiana Cruz Gutiérrez y Abraham Sanchéz López en el año 2015 desarrollaron un sistema experto difuso en la web para diagnóstico de diabetes.

Para el desarrollo del Sistema Experto se utilizó la librería JfruzzyLogic que ofrece la y experiencia de un es implementación de inferencia difusa y el API de java para servicios Web XML y la base de conocimiento. El conocimiento plasmado contiene la información y experiencia de un especialista en medicina familiar del IMSS .

Para dar un diagnóstico certero de diabetes mellitus, el medico se basa en los síntomas del paciente y en los criterios bioquímicos con o sin síntomas clínicos .La poca experiencia de médicos principiantes, puede provocar que se realice un diagnostico equivoco y que las recomendaciones no sean las adecuadas, poniendo en riesgo al paciente; por ello en esta investigación se muestra una propuesta de un Sistema Experto Difuso (SED) para apoyo a los médicos en el diagnostico y prevención de diabetes, cuya base de conocimiento se diseño mediante las técnicas de la Ingenier´ıa del Conocimiento y que ser´a posible consultar desde una Aplicación Web, para reducir el tiempo que les toma a los médicos dar un diagnostico y para que complementen los consejos generales de cuidado con otros más específicos.

ROBÓTICA Investigación línea de tiempo características aplicación en a b c d universidades de los proyectos actuales

Aplicación en la agroindustria

Aplicación en la NasaAthleteAthlete (All-Terrain Hex-Legged Extra-Terrestrial Explorer) es un banco de pruebas de vehículo lunar robótico de seis extremidades que desarrollado en el Jet Propulsion Laboratory (JPL) en el Instituto de Tecnología de California. Athlete es un banco de pruebas para varios sistemas que podrían ser utilizados para la exploración lunar o marciana. Cada uno de los seis miembros del atleta tienen seis grados de libertad que significa que tienen seis articulaciones operadas de forma independiente. Para los propósitos generales del viaje el Athlete cuenta con sus seis ruedas, pero si encuentra un terreno más accidentado y extremo, es capaz de bloquear cada rueda en su lugar y caminar utilizando sus extremidades. La primera generación de Athlete fue desarrollada en 2005 y constaba de 6 extremidades de seis grados de libertad montados en el bastidor del robot. Con una altura de pie de 2 m (6,5 pies) y un marco hexagonal de 2,75 m (9 pies), el atleta pesa alrededor de 850 kg (1.875 libras) y puede llevar una carga de hasta 300 kg (660 lb). sólo dos fueron construidos en 2005 y uno sigue siendo hoy en funcionamiento.

El Athlete de segunda generación fue construido en 2009. El robot fue reconstruido e implementado como un equipo correspondiente de dos robots de 3 ramas, las conocidas como Tri-atletas. Este avance permite una mejor manipulación de la carga y la carga y descarga de la carga como los dos robots se puede conectar bajo el muelle de carga y separar unos de otros y bajar la carga a su destino. La segunda generación Athlete se sitúa en poco más de 4 m (13 pies) y tiene una capacidad de carga de 450 kg (990 lb). Cada extremidad del atleta puede ser utilizado como un manipulador universal. Cada miembro tiene una variedad de adaptadores de herramientas de distribución rápida que permiten al robot utilizar una multitud de herramientas de su "cinturón de herramientas". Las herramientas utilizan los mismos motores 1+ caballos de fuerza que utilizan las ruedas y permiten que el robot para realizar muchas tareas diferentes, tales como la perforación, fijación, la excavación y muchas otras funciones de la herramienta.

Robonaut 2Un Robonaut es un robot humanoide diestro construido y diseñado en el Centro espacial Johnson en Houston, Texas. El proyecto Robonaut ha estado llevando a cabo la investigación en tecnología robótica a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) desde 2012. Recientemente, la parte superior del cuerpo original de robot humanoide fue aumentado por la adición de dos manipuladores de escalada ("patas"), procesadores más capaces, y nuevos sensores. Mientras Robonaut 2 (R2) ha estado trabajando a través de ejercicios de comprobación en órbita después de la actualización, el desarrollo de la tecnología sobre el terreno ha seguido avanzando. A través del Sistema Activo Descarga de gravedad reducida (ARGOS), el equipo Robonaut ha sido capaz de desarrollar tecnologías que permitan la plena operación del banco de pruebas de robótica en órbita. Una vez que estas tecnologías hayan sido aprobadas, serán implementados y probados en la unidad R2 a bordo de la ISS. El objetivo de este trabajo es crear una plataforma de investigación robótica con todas las funciones a bordo de la ISS para aumentar el nivel de disponibilidad de la tecnología de las tecnologías que ayudarán en futuras misiones de exploración.

Una de las ventajas de un diseño humanoide Robonaut es que puede hacerse cargo de las tareas simples, repetitivas, o especialmente peligrosos en lugares como la Estación Espacial Internacional. Debido a que R2 se acerca a la destreza humana, las tareas tales como cambiar a cabo un filtro de aire se pueden realizar sin modificaciones en el diseño existente.

Otra forma en que esto podría ser beneficioso es durante una misión precursora robótico. R2 traería un conjunto de herramientas para la misión precursora, tales como la configuración y la investigación geológica. Esto no sólo mejorar la eficiencia en los tipos de herramientas, sino que también elimina la necesidad de conectores robóticos especializados. Las misiones futuras podrían entonces proporcionar un nuevo conjunto de herramientas y el uso de las herramientas existentes que ya están en el lugar.

El R2 fue diseñado y desarrollado por la NASA y General Motors con la ayuda de los ingenieros de sistemas espaciales Oceaneering para acelerar el desarrollo de la próxima generación de robots y tecnologías relacionadas para su uso en las industrias de automoción y aeroespacial. R2 es un estado de la técnica altamente diestro robot antropomórfico. Al igual que su antecesor Robonaut 1 (R1), R2 es capaz de manejar una

amplia gama de herramientas e interfaces de EVA, pero R2 es un avance significativo respecto a su predecesor. R2 es capaz de alcanzar velocidades de más de cuatro veces más rápido que R1, es más compacto, es más diestro, e incluye una gama más amplia y profunda de la percepción. La tecnología avanzada se extiende por todo el sistema R2 e incluye: optimizado células de doble brazo de espacio de trabajo diestro, la tecnología junta elástica, el dedo extendido y pulgar superpuesto recorrido, miniaturizado de 6 ejes de carga, detección de fuerza redundante, controladores de conjuntos de ultra-alta velocidad, el viaje extremo del cuello, y la cámara de alta resolución y sistemas de RI (NASA, 2012).

Robot R5 "Valkyrie" La NASA está trabajando en el desarrollo de robots humanoides que "sean útiles a los astronautas en los viajes a Marte", y ya está colaborando con dos universidades para colaborar en el desarrollo de capacidades avanzadas para estos robots.

El robot R5, también conocido como Valkyrie, es el candidato para formar parte de esas misiones espaciales que serán precursoras de misiones tripuladas por astronautas humanos o en las que estos sistemas ayudarán a los astronautas en los objetivos de la misión.

El robot de 1,82 metros de alto y 130 kg de peso será aprovechado por estas instituciones para tratar que el comportamiento y capacidades de dicho desarrollo sea lo más ambicioso posible. El programa dotará a las dos entidades académicas, que forman parte del MIT, con un máximo de 250.000 dólares al año.

Ambas competirán en dos ámbitos, uno virtual en el que se hará uso de simulaciones robóticas, y otro físico en el que se comprobarán las capacidades de esos robots mejorados con el trabajo de dichos equipos de investigación. De sus esfuerzos saldrá

teóricamente el robot humanoide que tripulará las misiones que entre otras cosas podrían ponernos en Marte en los próximos años (Pastor, 2015).

Aplicación en los negocios

Aplicación de la medicina

En el 2014 la Universidad Nacional Autónoma de México comprobó la “Eficacia de la neurorrehabilitación de miembro torácico mediante terapia robótica en pacientes con enfermedad vascular cerebral”.

La enfermedad vascular cerebral (EVC) es un problema de salud pública por ser la tercera causa de muerte y la primera causa de discapacidad en adultos a nivel mundial. La investigación sugiere que con la neuroplasticidad se pueden establecer conexiones a través de la realización de movimientos repetitivos, de alta intensidad y dirigidos hacia una tarea específica, que son factibles con la terapia robótica. Objetivo: identificar la eficacia de los diferentes métodos robóticos terapéuticos empleados en la rehabilitación del miembro torácico en pacientes con EVC. Material y métodos: Revisión sistemática, realizada de septiembre a diciembre de 2013. Se identificaron las palabras clave utilizando la herramienta “Medical Subject Headings” (MeSH). Una vez identificadas, se buscaron revisiones sistemáticas mediante la base de datos de Cochrane, para corroborar si existían revisiones previas. Se utilizaron los buscadores PubMed, EMBASE, Ovid, PeDRO, publicaciones electrónicas IMSS, además de búsqueda manual. Resultados: la concordancia interobservador para la calidad metodológica de los artículos seleccionados mediante el índice de Kappa fue de 0.9 (buena). Se encontraron un total de 71 artículos, de los cuales de 5 cumplieron con los criterios de inclusión. El total de pacientes estudiados fue de 203. Conclusiones: en la revisión sistemática realizada se identificó que la terapia robótica de miembro torácico en la neurorrehabilitación de paciente con EVC

tiene un nivel de evidencia de 2 (evidencia de buena calidad) y un grado de recomendación C, por lo que se recomienda sea empleada en el tratamiento de neurorrehabilitación de miembro torácico en pacientes con EVC.

En base a lo comentado previamente, sería altamente recomendable contar con estos recursos terapéuticos para facilitar un mejor proceso de rehabilitación en este grupo de pacientes, sin dejar de lado otras modalidades terapéuticas que resultan útiles y complementarias a la terapia robótica (Arámburo, 2014).

En el 2015 la Universidad Nacional Autónoma de México implemento el “TRATAMIENTO DE ENFERMEDAD OLIGOMETASTASICA HEPATICA CON RADIOCIRUGIA CON EQUIPO CYBER KNIFE EN EL PERIODO QUE COMPRENDE DE NOVIEMBRE DEL 2012 A JUNIO DEL 2015, EN PACIENTES REFERIDOS AL SERVICIO DE RADIOONCOLOIGIA DEL CENTRO MEDICO NACIONAL SIGLO XXI. EXPERIENCIA DEL SERVICIO DE RADIOCIRUGIA ROBOTICA.

Dentro de los tumores Hepáticos, las Metástasis de hígado, son una de las complicaciones más frecuentes y a su vez más letales que pueden ocurrir en pacientes con tumores sólidos, esto debido al el desarrollo y avances en las terapias sistémicas que ha llevado a los pacientes a una supervivencia más prolongada y con esto aumentar la posibilidad de que en el curso de la enfermedad se presente este evento. Teniendo el conocimiento de que para este tipo de lesiones el estándar de tratamiento sigue siendo la resección quirúrgica, sin embargo existe la posibilidad de no poderse ofrecer tratamiento quirúrgico ya sea por no ser técnicamente accesibles o por comorbilidades existentes, pudiendo ofrecer un tratamiento que pretende ser menos invasivo y con pocos efectos secundarios relacionados; En pacientes seleccionados por un comité multidisciplinario y con un número determinado de lesiones confinadas al Hígado, (Enfermedad Oligometastasica) entendiendo por Oligometastasis un número no superior a 4-6 lesiones menores de 5 cms. Para lesiones confinadas a este órgano se han empleado diversas terapias locales adicionales, ente ellas la resección quirúrgica (estándar), ablación por radiofrecuencia, la crioterapia, fotocoagulación entre otras y la Radioterapia, si bien no existen estudios prospectivos, pero con múltiples reportes retrospectivos de excelentes resultados y baja toxicidad reportada se podría considerar una terapia factible en pacientes con adecuada selección.

Los avances en la Radio-oncología con el mejoramiento de técnicas de entrega de dosis ha logrado la administración de radiación de alta dosis al tumor con más precisión y con errores submilimetricos, con dosis mínimas a tejido adyacentes sin menoscabo de la función hepática. En los últimos años, la introducción de la radioterapia estereostática (SBRT) ha podido ofrecer una escalada de dosis más intensa consiguiendo esto en una o cinco fracciones. Muchos estudios han demostrado que la Radioterapia estereotaxica para enfermedad Oligometastasica en Hígado y distintos sitios como encéfalo, hueso, pulmón páncreas, próstata; es eficaz y seguro. Llegando en metástasis hepáticas tasas de control local que van desde 50% a 100% en uno o dos años. Y la supervivencia de 72% a 94% y de 30% a 62%, a uno y dos años respectivamente, sin toxicidades graves.

Los resultados obtenidos apoyan el uso de SBRT con CyberKnife como una opción viable, no invasiva para el tratamiento de metástasis hepáticas, en un grupo seleccionado de pacientes, con tasas aceptables de toxicidad y adecuado control local. Si bien en la actualidad no hay estudios fase III, los reportes de estudios retrospectivos son alentadores con toxicidades aceptadas, si efectos agudos deletéreos. La SBRT es una terapia ya establecida y aceptada para Cáncer de Pulmón en etapa clínica I con tasas de control local equiparables a la cirugía, y ampliamente aceptado en cáncer de Próstata con excelentes resultados Como hemos podido observar, podemos deducir que la SBRT puede tener un papel importante en la enfermedad Oligometastasica y pudiendo tener un control local adecuado y en el mejor de los casos obtener la curar en pacientes adecuadamente seleccionados por un Comité Multidisciplinario (Anduaga, 2015).

BibliografíaArámburo, D. E. (2014). Eficacia de la Neurorrehabilitación de miembro torácico mediante

terapia robótica en pacientes con enfermedad vascular cerebral. México, D.F.: Universidad Nacional Autónoma de México.

ARQHYS.com. (12 de 2012). Obtenido de Robots de la NASA: http://www.arqhys.com/contenidos/robots-nasa.html

Levtchouk, V. (2000). APLICACION DE INTEIGENCIA ARTIFICIAL EN LOS PROBLEMAS DE DIAGNÓSTICO Y PREDICCIÓN DE MAL COPORTAMIENTO DE LAS OBRAS HIDRAULICAS.

NASA. (2012). robonaut.jsc.nasa. Obtenido de What is a Robonaut?: https://robonaut.jsc.nasa.gov/R2/

Pastor, J. (20 de Noviembre de 2015). xataka.com. Obtenido de El MIT ayudará a la NASA a hacer que los robots R5 "Valkyrie" exploren Marte... y el espacio: http://www.xataka.com/robotica-e-ia/el-mit-ayudara-a-la-nasa-a-hacer-que-los-robots-r5-valkyrie-exploren-marte-y-el-espacio

Rey, H. C., Ballesteros Ricourte, J. A., & Guevara Peréz, A. (2013). Sistema Experto Para La Seleccion de Personal Desarrollador de Software.

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