Arquitectura de Comportamientos Reactivos para Agentes Robóticos basada en CBR

En los últimos tiempos se ha demostrado la importancia del aprendizaje en la Inteligencia humana, tanto en su vertiente de aprendizaje por observación como a través de la experiencia, como medio de identificar situaciones y predecir acciones o respuestas a partir de la información adquirida. Dado este esquema general de la Inteligencia Humana, parece razonable imitar su estructura y características en un intento por diseñar una arquitectura general de inteligencia aplicada a la Robótica. En este trabajo, inspirados por las teorías de Hawkins en su obra On Intelligence, hemos propuesto una arquitectura jerárquica de inteligencia en el que los diversos módulos se implementan a partir de Razonamiento basado en Casos ¿Case Based Reasoning (CBR)¿, una herramienta de IA especialmente apta para la adquisición de conocimiento a través del aprendizaje y para la predicción basada en similitud de información. Dentro de esta arquitectura la presente tesis se centra en las capas inferiores, las de tipo reactivo, expresadas en forma de comportamientos básicos, que implementan conductas sencillas pero indispensables para el funcionamiento de un robot. Estos comportamientos han sido tradicionalmente diseñados de forma algorítmica, con la dificultad que esto entraña en muchos casos por el desconocimiento de sus aspectos intrínsecos. Además, carecen de la capacidad de adaptarse ante nuevas situaciones no previstas y adquirir nuevos conocimientos a través del funcionamiento del robot, algo indispensable si se pretende que éste se desenvuelva en ambientes dinámicos y no estructurados. El trabajo de esta tesis considera la implementación de comportamientos reactivos con capacidad de aprendizaje, como forma de superar los inconvenientes anteriormente mencionados consiguiendo al mismo tiempo una mejor integración en la arquitectura general de Inteligencia considerada, en la cual el aprendizaje ocupa el papel principal. Así, se proponen y analizan diversas alternativas de diseño de comportamientos reactivos, construidos a través de sistemas CBR con capacidad de aprendizaje. En particular se estudia i) la problemática de selección, organización, y representación de la información como recipiente del conocimiento de los comportamientos;ii) los problemas asociados a la escalabilidad de esta información; iii) los aspectos que acompañan al proceso de predicción mediante la recuperación de la respuesta de experiencias previas similares a la presentada; iv) la identificación de la respuesta no solo con la acción a tomar por parte del comportamiento sino con un concepto que represente la situación presentada; y v) la adaptación y evaluación de la respuesta para incorporar nuevas situaciones como nuevo conocimiento del sistema. También se analiza la organización de comportamientos básicos que permite obtener, a través de sus interacciones, comportamientos emergentes de nivel superior aún dentro de un alcance reactivo. Todo ello se prueba con un robot real y con un simulador, en una variante de un escenario de aplicación clásico en Robótica, como es la competición Robocup. La elaboración de esta tesis ha supuesto, además de los aspectos puramente investigadores, un esfuerzo adicional en el desarrollo de las herramientas y metodología de pruebas necesarias para su realización. En este sentido, se ha programado un primer prototipo de marco de implementación de comportamientos reactivos con aprendizaje, basados en CBR, para la plataforma de desarrollo robótico Tekkotsu.

Diseño e implementación de una aplicación informática para la observación de las interacciones sociales en ambientes naturales

Existen múltiples aplicaciones informáticas (Perea, 2008) para registrar conductas perceptibles que el desarrollo tecnológico actual ha posibilitado, pero la gran mayoría de los programas informáticos tienen problemas en facilitar la: observación, codificación, registro y análisis en contextos naturales; esto hace que dificulten la labor de los investigadores (Hernández-Mendo, Castellano, Camerino, Jonsson, Blanco-Villaseñor, Lopes, y Anguera, 2014). Este trabajo se inscribe en el marco de las investigaciones sobre software relacionados con la Metodología Observacional (Anguera y Hernández-Mendo, 2013, 2014, 2015). El objetivo general es el diseño e implementación de una herramienta que facilite la observación, codificación, registro y análisis de contextos naturales. Desarrollo Teórico HOISAN (Herramienta de observación de las interacciones en ambientes naturales) es una herramienta implementada haciendo uso de la plataforma .NET y del lenguaje C#, que nos ayuda en la tarea de observación, codificación, registro, descripción, manipulación y visionado de las conductas en el marco de la Metodología Observacional. Permite al usuario trabajar con varios tipos de datos (Bakeman y Quera, 1996). Por lo que respecta a la métrica del registro observacional se han calculado parámetros primarios y secundarios. El programa admite el intercambio de datos con programas específicos de uso en Metodología Observacional (SDIS-GSEQ, SAGT y THEME). Este programa satisface la vertiente más profesional al tiempo que la investigadora en su implementación. Hoisan permite un acercamiento a la Metodología Cualitativa con un carácter cuantitativo y mediante el análisis de los registros con producción verbal. Permite la estimación de la calidad del dato y realiza análisis secuencial de retardos y a partir de éste calcula los valores Z para un posterior análisis de coordenadas polares. Conclusiones El programa diseñado permite la realización de distintos cálculos de uso común en Metodología Observacional (MO) (Anguera y Hernández-Mendo, 2013, 2014, 2015). Esta característica hace al software Hoisan (Hernández-Mendo, López-López, Castellano, Morales-Sánchez y Pastrana, 2012) convertirse en una de las herramientas más completas para trabajar con MO en investigaciones de distintos ámbitos. Bibliografía Anguera, M.T. y Hernández-Mendo, A. (2013). La metodología observacional en el ámbito del deporte. E-balonmano.com: Revista de Ciencias del Deporte 9(3), 135-160. http://www.e-balonmano.com/ojs/index.php/revista/article/view/139. Anguera, M.T. y Hernández-Mendo, A. (2014). Metodología observacional y psicología del deporte: Estado de la cuestión. Revista de Psicología del Deporte, 23(1), 103-109. Anguera, M.T. y Hernández-Mendo, A. (2015). Técnicas de análisis en estudios observacionales en ciencias del deporte. Cuadernos de Psicología del Deporte, 15(1), 13-30. Bakeman, R. y Quera, V. (1996). Análisis de la interacción. Análisis secuencial con SDIS y GSEQ. Madrid: RA-MA. Hernández-Mendo, A., Castellano, J., Camerino, O., Jonsson, G., Blanco-Villaseñor, A., Lopes, A. y Anguera, M.T. (2014). Programas informáticos de registro, control de calidad del dato, y análisis de datos. Revista de Psicología del Deporte, 23(1), 111-121. Hernández-Mendo, A., López-López, J.A., Castellano, J., Morales-Sánchez, V. y Pastrana, J.L. (2012). HOISAN 1.2: Programa informático para uso en Metodología Observacional. Cuadernos de Psicología del Deporte, 12(1), 55- 78. Perea, A. (2008). Análisis de las acciones colectivas en el futbol de rendimiento. Tesis doctoral no publicada. San Sebastián: Universidad del País Vasco.